Техническая спецификация SMD светодиода 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T - Чистый белый - 5мА - 2.7-3.2В

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики поверхностно-монтируемого (SMD) светодиода с обозначением 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T. Этот компонент представляет собой монохромный светодиод чистого белого свечения, предназначенный для современных процессов электронного монтажа. Его компактный SMD-корпус предлагает значительные преимущества по сравнению с традиционными компонентами в корпусах с выводами, позволяя проектировать печатные платы (ПП) меньшего размера, повышать плотность компоновки компонентов и, в конечном итоге, создавать более компактное оборудование для конечного пользователя. Небольшой вес корпуса также делает его подходящим для миниатюрных и портативных применений.

1.1 Ключевые особенности и соответствие стандартам

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов в условиях серийного производства. Они предназначены для обработки с использованием методов групповой пайки оплавлением как инфракрасным излучением, так и в парах растворителя. Устройство изготовлено из бессвинцовых (Pb-free) материалов и имеет защиту от электростатического разряда (ESD). Оно соответствует ключевым экологическим и нормам безопасности, включая директиву ЕС RoHS (об ограничении использования опасных веществ), регламент REACH (регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ) и классифицируется как не содержащее галогенов, с содержанием брома (Br) и хлора (Cl) менее 900 ppm каждый и их суммой менее 1500 ppm.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод является универсальным и находит применение в различных задачах освещения и индикации. Основные области применения включают подсветку приборных панелей и мембранных переключателей. В телекоммуникационном оборудовании он может служить в качестве индикаторов состояния или подсветки для устройств, таких как телефоны и факсимильные аппараты. Он также подходит для обеспечения плоской подсветки жидкокристаллических дисплеев (ЖКД), панелей переключателей и символов. Его универсальность позволяет использовать его в широком спектре потребительской и промышленной электроники, где требуется компактный и надежный источник белого света.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен детальный анализ электрических, оптических и тепловых пределов и характеристик светодиода. Понимание этих параметров имеет решающее значение для надежного проектирования схем и обеспечения долгосрочной производительности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и ни при каких условиях эксплуатации не должны быть превышены. Ключевые пределы:

• Обратное напряжение (VR):5В. Приложение обратного напряжения смещения выше этого значения может привести к пробою полупроводникового перехода светодиода.
• Постоянный прямой ток (IF):10мА. Это максимальный постоянный ток, который может непрерывно протекать через светодиод.
• Пиковый прямой ток (IFP):100мА. Это максимально допустимый импульсный ток, указанный при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Он подходит для кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Рассеиваемая мощность (Pd):40мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеивать в виде тепла, рассчитываемое как прямое напряжение (VF) × прямой ток (IF).
• Устойчивость к ЭСР (HBM):2000В. Устройство может выдерживать электростатический разряд до этого уровня в соответствии с моделью человеческого тела (HBM), что указывает на хорошую устойчивость к воздействию при обращении.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод предназначен для работы.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +90°C. Диапазон температур для хранения устройства при отключенном питании.
• Температура пайки:Корпус может выдерживать групповую пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение до 10 секунд или ручную пайку при 350°C в течение до 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измеряются при Ta=25°C и стандартном испытательном токе (IF) 5мА. Они представляют собой типичные параметры производительности.

• Сила света (Iv):Световой выход составляет от минимум 57.0 милликандел (mcd) до максимум 112.0 mcd. Типичное значение находится в этом диапазоне, и определены конкретные группы сортировки (см. раздел 3). Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичный угол обзора, определяемый как угол, при котором интенсивность падает до половины своего пикового значения, составляет 130 градусов. Это указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей.
• Прямое напряжение (VF):Падение напряжения на светодиоде при протекании тока 5мА обычно составляет от 2.70В до 3.20В. Допуск составляет ±0.05В. Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в условиях массового производства светодиоды сортируются на "группы" (бины) на основе ключевых параметров производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по яркости и электрическим параметрам для их приложения.

3.1 Сортировка по силе света

Световой выход классифицируется на три группы (P2, Q1, Q2) при измерении при IF=5мА:

• Группа P2:от 57.0 mcd (Мин.) до 72.0 mcd (Макс.)
• Группа Q1:от 72.0 mcd (Мин.) до 90.0 mcd (Макс.)
• Группа Q2:от 90.0 mcd (Мин.) до 112.0 mcd (Макс.)

Конкретный код группы (например, Q2 в обозначении компонента 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T) указывает гарантированный минимальный световой выход для данного конкретного экземпляра.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение классифицируется на пять групп (29–33) при IF=5мА:

• Группа 29:от 2.70В до 2.80В
• Группа 30:от 2.80В до 2.90В
• Группа 31:от 2.90В до 3.00В
• Группа 32:от 3.00В до 3.10В
• Группа 33:от 3.10В до 3.20В

Такая сортировка помогает при проектировании источников питания и более точном прогнозировании потребляемого тока для партии светодиодов.

3.3 Сортировка по координатам цветности

Цвет белого света определяется его координатами цветности (x, y) на диаграмме CIE 1931. В спецификации определены шесть групп (1–6), каждая из которых задает четырехугольную область на цветовом графике. Приведены координаты четырех углов каждой группы. Это гарантирует, что излучаемый белый свет попадает в определенное, контролируемое цветовое пространство. Допуск для этих координат составляет ±0.01.

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают более глубокое понимание поведения светодиода в различных условиях.

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

Вольт-амперная характеристика показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Для данного светодиода при фиксированной температуре окружающей среды 25°C прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Эта кривая необходима для определения рабочей точки и значения необходимого последовательного резистора для достижения желаемого тока.

4.2 Зависимость относительной силы света от прямого тока

Этот график демонстрирует, как световой выход увеличивается с ростом прямого тока. Обычно он показывает почти линейную зависимость при низких токах, которая может насыщаться при более высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. Кривая построена в полулогарифмическом масштабе, показывая интенсивность от 10% до 1000% относительно базового уровня.

4.3 Зависимость относительной силы света от температуры окружающей среды

Эффективность светодиода снижается с ростом температуры перехода. Эта кривая отображает относительный световой выход в зависимости от температуры окружающей среды (Ta). Обычно она показывает пик около комнатной температуры, с уменьшением выхода при значительном повышении или понижении температуры. Это критически важно для приложений, работающих в неидеальных тепловых условиях.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Для предотвращения перегрева максимально допустимый постоянный прямой ток должен быть уменьшен с ростом температуры окружающей среды. Эта кривая снижения определяет безопасный рабочий ток для температур окружающей среды выше 25°C вплоть до максимальной рабочей температуры.

4.5 Спектральное распределение

Кривая спектрального распределения мощности показывает интенсивность света, излучаемого на каждой длине волны. Для белого светодиода на основе синего чипа InGaN с желтым люминофором (как указано в руководстве по выбору устройства) спектр обычно показывает доминирующий синий пик от чипа и более широкое желто-зеленое излучение от люминофора, которые в совокупности создают белый свет.

4.6 Диаграмма направленности излучения

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение интенсивности света. Представленная диаграмма с нормированными значениями интенсивности под различными углами подтверждает широкий угол обзора 130 градусов, показывая ламбертовскую или близкую к ней диаграмму направленности, где интенсивность максимальна при 0 градусах (перпендикулярно излучающей поверхности) и уменьшается к краям.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Спецификация включает подробный механический чертеж корпуса светодиода. Ключевые размеры включают общую длину, ширину и высоту, а также размер и положение контактных площадок для пайки (анод и катод). На чертеже указаны допуски, обычно ±0.1 мм, если не указано иное. Правильная интерпретация этого чертежа жизненно важна для проектирования посадочного места на печатной плате, чтобы обеспечить правильную пайку и выравнивание.

5.2 Определение полярности

Чертеж корпуса четко указывает, какая контактная площадка соответствует аноду (положительный) и катоду (отрицательный). Неправильное подключение полярности не позволит светодиоду светиться и может превысить номинальное обратное напряжение.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Требование к ограничению тока

Важно:Внешний токоограничивающий резистор (или источник постоянного тока)долженбыть включен последовательно со светодиодом. Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент, и его небольшое изменение может вызвать большое изменение тока из-за диодных характеристик. Работа без ограничения тока почти наверняка приведет к тепловому разгону и быстрому выходу из строя.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем для предотвращения поглощения атмосферной влаги, что может вызвать "вспучивание" (растрескивание корпуса) во время групповой пайки оплавлением.

• До вскрытия:Хранить при температуре ≤ 30°C и относительной влажности (RH) ≤ 90%.
• После вскрытия:"Время жизни на открытом воздухе" (время, в течение которого компоненты могут находиться в условиях цеха) составляет 1 год при температуре ≤ 30°C и относительной влажности ≤ 60%. Неиспользованные компоненты должны быть повторно запечатаны в влагонепроницаемый пакет со свежим осушителем.
• Прогрев (сушка):Если индикатор осушителя показывает насыщение или время воздействия превышено, компоненты должны быть прогреты при температуре 60 ± 5°C в течение 24 часов для удаления влаги перед пайкой.

6.3 Профиль групповой пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый температурный профиль для бессвинцовой пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:Повышение температуры от окружающей до 150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Выдержка/Предварительный оплав:Поддержание температуры выше 217°C (температура плавления бессвинцового припоя) в течение 60-150 секунд.
• Оплавление:Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время выше 255°C должно быть ограничено максимум 30 секундами. Время на фактическом пике должно составлять максимум 10 секунд.
• Охлаждение:Максимальная скорость охлаждения указана как 6°C/секунду.

Важные примечания:Групповую пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Избегайте механических нагрузок на светодиод во время нагрева и не деформируйте печатную плату после пайки, так как это может повредить паяные соединения или сам компонент.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации катушки и транспортной ленты

Светодиоды поставляются в формованной транспортной ленте для автоматизированной обработки.

• Катушка:Стандартная катушка диаметром 7 дюймов (178 мм).
• Ширина ленты: 8mm.
• Шаг карманов и количество:Размеры транспортной ленты рассчитаны на размещение 3000 штук на катушке.
• Размеры катушки:Подробные чертежи показывают диаметр ступицы катушки, диаметр фланца и общую ширину.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке содержит несколько кодов:

• CPN:Номер продукта заказчика (опционально).
• P/N:Полный номер компонента производителя (например, 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T).
• QTY:Количество на катушке.
• CAT:Ранг группы сортировки по силе света (например, Q2).
• HUE:Ранг координат цветности и доминирующей длины волны.
• REF:Ранг группы сортировки по прямому напряжению (например, 29-33).
• LOT No:Идентификационный номер партии для прослеживаемости.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Наиболее распространенный метод управления — использование последовательного резистора. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (Vпитания - VF) / IF. Выберите VF из максимального номинала или консервативное значение из диапазона группы сортировки, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы даже при разбросе параметров компонентов. Например, при питании 5В и использовании VF_max = 3.2В для целевого тока IF = 5мА: R = (5В - 3.2В) / 0.005А = 360Ω. Будет выбран ближайший стандартный номинал (например, 390Ω), что приведет к несколько меньшему току. Для точности или при изменяющихся напряжениях питания рекомендуется использовать источники постоянного тока.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 40мВт), эффективный тепловой менеджмент на печатной плате по-прежнему важен для поддержания светового выхода и долговечности, особенно при высоких температурах окружающей среды или при работе, близкой к максимальному току. Убедитесь, что печатная плата имеет достаточную площадь меди, соединенную с тепловой площадкой светодиода (если она есть) или контактными площадками, чтобы они служили радиатором. Следуйте кривой снижения тока для работы при повышенных температурах.

8.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 130 градусов делает этот светодиод подходящим для приложений, требующих равномерного, рассеянного освещения площади, например, за световодом или рассеивающей панелью. Для более сфокусированного света потребуются внешние линзы или отражатели. Желтый рассеивающий компаунд помогает рассеивать свет, способствуя широкому углу обзора.

9. Техническое сравнение и позиционирование

Данный светодиод, исходя из его параметров, позиционируется как универсальный источник белого света малой мощности. По сравнению со старыми светодиодами в корпусах для сквозного монтажа, его SMD-формат предлагает значительную экономию места и эффективность производства. В рамках сегмента SMD белых светодиодов его ключевыми отличительными особенностями являются конкретное сочетание относительно низкого прямого напряжения (совместимого с источниками питания логики 3.3В), умеренной силы света, подходящей для индикации и локальной подсветки, и соответствие современным экологическим стандартам (не содержит галогенов, бессвинцовый). Это не мощный или сверхъяркий светодиод для основного освещения, но он оптимизирован для надежной, компактной вторичной подсветки и индикации состояния.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Какой резистор нужен для питания 3.3В?

Используя консервативное значение VF = 3.2В и целевой ток IF = 5мА: R = (3.3В - 3.2В) / 0.005А = 20Ω. Это очень маленькое сопротивление, и ток будет сильно зависеть от вариаций VF и напряжения питания. Рекомендуется использовать источник постоянного тока или рассмотреть использование меньшего целевого тока (например, 3-4мА) для систем 3.3В, либо выбрать светодиод с группой сортировки по более низкому VF.

10.2 Можно ли управлять им с помощью ШИМ-сигнала для регулировки яркости?

Да, широтно-импульсная модуляция (ШИМ) является отличным методом для регулировки яркости светодиодов. Она включает включение и выключение светодиода с частотой, достаточно высокой, чтобы быть незаметной для человеческого глаза (обычно >100 Гц). Средний световой выход пропорционален скважности. Этот метод лучше сохраняет цветовую температуру по сравнению с аналоговым (снижением тока) регулированием. Убедитесь, что пиковый ток в каждом импульсе не превышает номинальный пиковый прямой ток (IFP) 100мА.

10.3 Почему сила света указана в милликанделах (mcd), а не в люменах?

Милликанделы (mcd) измеряют силу света, то есть количество света, излучаемого в определенном направлении. Люмены измеряют полный световой поток (световой выход во всех направлениях). Для направленного компонента, такого как светодиод с определенным углом обзора, mcd является общепринятой спецификацией. Световой поток может быть приблизительно рассчитан, если известна диаграмма направленности, но для целей сравнения и индикации стандартом является mcd.

10.4 Что означает "T1D" в обозначении компонента?

Хотя в данной спецификации это явно не расшифровано, в общепринятых отраслевых соглашениях об именовании для подобных SMD светодиодов "T1" часто относится к размеру/стилю корпуса (конкретное посадочное место SMD с двумя контактными площадками), а "D" может означать цвет (рассеянный) или другую модификацию. Критические параметры производительности определяются последующими кодами групп сортировки (AP2Q2QY).

11. Пример применения: подсветка переключателей на приборной панели

Сценарий:Проектирование подсветки для автомобильного переключателя на приборной панели, требующей равномерного, неяркого белого освещения небольшого значка.

Реализация:Один светодиод 19-117 размещается под полупрозрачной крышкой переключателя. Светодиод управляется от 12-вольтовой системы автомобиля через последовательный резистор. Резистор рассчитывается для безопасного тока 8мА (ниже максимума 10мА) с использованием высокого значения VF = 3.2В: R = (12В - 3.2В) / 0.008А = 1.1кΩ. Выбирается резистор 1.2кΩ, что дает ток ~7.3мА. Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает равномерное освещение значка без ярких пятен. Диапазон рабочих температур светодиода (-40°C до +85°C) с запасом покрывает автомобильные условия. Соответствие требованиям бессвинцовости и отсутствия галогенов соответствует стандартам автомобильной промышленности.

12. Принцип работы технологии

Данный белый светодиод работает по принципу люминофорного преобразования. Основным полупроводниковым элементом является чип из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при прохождении электрического тока через его p-n переход (электролюминесценция). Этот синий свет не излучается напрямую. Вместо этого он попадает на слой желтого люминофора (например, алюмоиттриевый гранат, легированный церием, YAG:Ce), который нанесен на чип или вокруг него. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает фотоны в широком спектре в желтой области. Комбинация оставшегося непоглощенного синего света и вновь созданного желтого света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Конкретные соотношения синего и желтого, контролируемые составом и толщиной люминофора, определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) белого света, которая управляется в процессе сортировки по цветности.

13. Тенденции в отрасли

Общая тенденция для SMD светодиодов, используемых в индикации и локальной подсветке, продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше люменов или mcd на ватт), что позволяет либо получить более яркий выход при той же мощности, либо снизить энергопотребление при той же яркости. Также наблюдается стремление к улучшению цветовой однородности (более узкие группы сортировки) и повышению надежности в жестких условиях. Использование современных материалов корпуса улучшает тепловые характеристики, позволяя использовать более высокие токи управления при том же форм-факторе. Кроме того, растущей тенденцией является интеграция со встроенными схемами управления (например, микросхемами драйверов в том же корпусе) для упрощения проектирования систем. Стандарты экологического соответствия, выделенные в данной спецификации (RoHS, REACH, не содержащий галогенов), стали базовыми требованиями в глобальной электронной промышленности.