Техническая спецификация LTL87HTBK - Синий светодиод 5мм - Прямое напряжение 4.0В - Рассеиваемая мощность 120мВт

1. Обзор продукта

LTL87HTBK — это синий светоизлучающий диод (LED), использующий полупроводниковый материал нитрида индия-галлия (InGaN). Он выполнен в стандартном 5-миллиметровом корпусе с круглой линзой и сквозными выводами, с прозрачным корпусом, и предназначен для применения в качестве индикаторов и для общего освещения. Его основные особенности включают низкое энергопотребление, широкий угол обзора, а также присущие твердотельным источникам света долгий срок службы и надежность.

1.1 Ключевые преимущества

• Низкое энергопотребление:Эффективно работает при типичных токах, что делает его подходящим для устройств с батарейным питанием.
• Широкий угол обзора (120°):Обеспечивает широкое и равномерное распределение света, идеально подходит для панельных индикаторов и сигнальных ламп.
• Надежность твердотельной технологии:Обеспечивает длительный срок службы, не содержит нитей накала или стеклянных колб, что гарантирует прочность в различных условиях эксплуатации.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод предназначен для использования в обычном электронном оборудовании. Типичные области применения: индикаторы состояния на бытовой электронике, подсветка небольших дисплеев, освещение панелей и декоративная подсветка. Он не предназначен для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать безопасности (например, авиация, медицинское оборудование жизнеобеспечения).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Максимум 120 мВт. Это общая мощность (Vf * If), которую корпус может рассеивать в виде тепла.
• Прямой ток (DC):Максимальный непрерывный ток 30 мА.
• Пиковый прямой ток:Максимум 100 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Рабочая температура (Ta):Диапазон температуры окружающей среды от -25°C до +80°C.
• Температура хранения (Tstg):От -30°C до +100°C.
• Температура пайки выводов:Максимум 260°C в течение 5 секунд, измеряется на расстоянии 1.6 мм от корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимальных 65 мкд до типичных 180 мкд и максимальных 520 мкд при прямом токе (If) 20 мА. К гарантированной силе света применяется допуск ±15%.
• Прямое напряжение (Vf):Типично 4.0В, максимум 4.0В при If=20мА. Минимум составляет 3.5В.
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения.
• Пиковая длина волны (λp):468 нм. Это длина волны в наивысшей точке спектра излучения.
• Доминирующая длина волны (λd):470 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет.
• Полуширина спектра (Δλ):25 нм. Этот параметр указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Обратный ток (Ir):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (Vr) 5В. Устройство не предназначено для работы в обратном направлении.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым оптическим параметрам. LTL87HTBK использует два основных критерия сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются по бинам на основе измеренной силы света при 20мА. Каждый бин имеет минимальное и максимальное значение, с допуском ±15% на границы бина. Код бина (например, D, E, F...L) указан на упаковочном пакете.

• Пример:Бин 'G' имеет диапазон силы света от 140 до 180 мкд.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды также сортируются по доминирующей длине волны для контроля цветовой однородности. Допуск для каждой границы бина составляет ±1 нм.

• Пример:Бин 'B08' имеет диапазон доминирующей длины волны от 465.0 до 470.0 нм.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные характеристические кривые для таких светодиодов включают:

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

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, что означает его незначительное снижение с ростом температуры перехода.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Эта кривая, как правило, линейна при низких токах, но может насыщаться при высоких токах из-за тепловых эффектов и падения эффективности.

4.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода уменьшается с ростом температуры перехода. Эта кривая снижения мощности критически важна для проектирования приложений, работающих в широком диапазоне температур.

4.4 Спектральное распределение

График, показывающий относительную интенсивность в зависимости от длины волны, с центром около 468 нм и типичной полушириной 25 нм, определяющий синюю цветовую точку.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство представляет собой стандартный 5-миллиметровый круглый светодиод. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (дюймах).
• Допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное.
• Максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1.0 мм.
• Расстояние между выводами измеряется в точке их выхода из корпуса.

5.2 Определение полярности

Более длинный вывод является анодом (плюс), а более короткий — катодом (минус). Кроме того, на стороне катода на пластиковом фланце линзы часто имеется плоская площадка.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Формовка выводов

• Изгибайте выводы в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода.
• Не используйте основание выводной рамки в качестве точки опоры.
• Выполняйте формовку выводов при комнатной температуре и до процесса пайки.

6.2 Параметры пайки

Соблюдайте минимальный зазор 2 мм от основания линзы до точки пайки. Избегайте погружения линзы в припой.

• Ручная пайка (паяльником):Максимальная температура 300°C в течение не более 3 секунд (только один раз).
• Волновая пайка:Предварительный нагрев до максимум 100°C в течение до 60 секунд. Волна припоя при максимум 260°C в течение до 10 секунд.

Предупреждение:Чрезмерная температура или время могут деформировать линзу или вызвать катастрофический отказ.

6.3 Условия хранения

• Рекомендуемые условия хранения: ≤30°C и ≤70% относительной влажности.
• Светодиоды, извлеченные из оригинальной упаковки, должны быть использованы в течение трех месяцев.
• Для длительного хранения вне оригинальной упаковки используйте герметичный контейнер с осушителем или азотную среду.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

• Базовая единица:1000, 500 или 250 штук в антистатическом упаковочном пакете.
• Внутренняя коробка:10 упаковочных пакетов в коробке (всего 10 000 шт.).
• Внешняя коробка:8 внутренних коробок в ящике (всего 80 000 шт.). Последняя упаковка в партии отгрузки может быть неполной.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном подключении нескольких светодиодовнастоятельно рекомендуетсяиспользовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом. Прямое параллельное подключение нескольких светодиодов к источнику напряжения (без индивидуальных резисторов) может привести к значительному несоответствию яркости из-за естественных вариаций прямого напряжения (Vf) каждого устройства.

8.2 Защита от электростатического разряда (ESD)

Данный светодиод чувствителен к повреждениям от электростатического разряда. Во время обращения и монтажа необходимо принимать меры предосторожности:

• Используйте заземленные браслеты или антистатические перчатки.
• Убедитесь, что все оборудование, рабочие места и стеллажи для хранения правильно заземлены.
• Используйте ионизатор для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе.

8.3 Тепловой менеджмент

Хотя это маломощное устройство, работа на максимальном постоянном токе (30мА) или близком к нему будет генерировать тепло. Обеспечьте адекватную вентиляцию в приложении, чтобы поддерживать температуру перехода светодиода в пределах указанного рабочего диапазона, так как чрезмерный нагрев снижает световой выход и срок службы.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTL87HTBK, как стандартный 5-миллиметровый синий светодиод на основе InGaN, отличается своей конкретной комбинацией бинов силы света и доминирующей длины волны. По сравнению со светодиодами старой технологии (например, на основе карбида кремния), светодиоды InGaN предлагают значительно более высокую эффективность и более яркий, насыщенный синий свет. Его ключевое преимущество заключается в четко определенной системе сортировки, позволяющей разработчикам выбирать компоненты для обеспечения стабильного цвета и яркости в своих приложениях.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Какое сопротивление резистора использовать с питанием 5В?

Используя закон Ома: R = (Vпитания - Vf_светодиода) / If. Для типичного Vf 4.0В при 20мА: R = (5В - 4.0В) / 0.020А = 50 Ом. Ближайшее стандартное значение — 51 Ом. Всегда рассчитывайте рассеиваемую мощность на резисторе: P = I²R = (0.02)² * 51 = 0.0204Вт, поэтому стандартного резистора на 1/4Вт достаточно.

10.2 Можно ли питать этот светодиод от источника 3.3В?

Возможно, но не надежно. Минимальное прямое напряжение составляет 3.5В, а типичное — 4.0В. Источник 3.3В может не включить светодиод, или он будет светить очень тускло и нестабильно. Рекомендуется использовать повышающий преобразователь или более высокое напряжение питания.

10.3 Почему существует допуск ±15% на силу света?

Этот допуск учитывает вариации измерительной системы и незначительные производственные отклонения. Система сортировки предоставляет более точный диапазон для выбора. Фактическая сила света устройства в бине 'G' (140-180 мкд) будет находиться в этом диапазоне плюс измерительный допуск.

11. Практический пример проектирования

11.1 Панель с несколькими светодиодными индикаторами состояния

Сценарий:Проектирование панели управления с 10 синими индикаторами состояния, все требующие одинаковой яркости, питание от шины 12В.

Решение по проектированию:

1. Топология схемы:Используйте 10 идентичных цепей управления, включенных параллельно, каждая из которых состоит из светодиода и его собственного последовательного резистора. Избегайте использования одного резистора для всех светодиодов, включенных параллельно.
2. Расчет резистора:Целевой If = 20мА. Vf (типичное) = 4.0В. R = (12В - 4.0В) / 0.020А = 400 Ом. Используйте стандартный резистор на 390 или 430 Ом. Мощность: P = (0.02)² * 400 = 0.16Вт, поэтому резистора на 1/4Вт достаточно.
3. Сортировка:Укажите светодиоды из одного бина силы света (например, все из бина 'G') и одного бина доминирующей длины волны (например, все из бина 'B08'), чтобы обеспечить визуальную однородность.
4. Компоновка:Соблюдайте расстояние изгиба выводов 3 мм и зазор для пайки 2 мм. Обеспечьте некоторое пространство между светодиодами для отвода тепла.

12. Принцип работы

LTL87HTBK — это полупроводниковый p-n переходный диод на основе нитрида индия-галлия (InGaN). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода (примерно 3.5В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область (переход). Когда электроны рекомбинируют с дырками в этой активной области, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае синего цвета около 470 нм.

13. Технологические тренды

Синие светодиоды InGaN, созданные в начале 1990-х годов, стали фундаментальным прорывом в твердотельном освещении. Они позволили создать белые светодиоды (путем комбинации синего света с желтыми люминофорами) и полноцветные дисплеи. Современные тренды в этой технологии сосредоточены на повышении эффективности (люмен на ватт), улучшении индекса цветопередачи (CRI) для применений с белым светом, а также на разработке миниатюрных и высокоплотных корпусов. Хотя 5-миллиметровые светодиоды со сквозными выводами остаются популярными для индикации, корпуса для поверхностного монтажа (SMD) теперь доминируют в освещении благодаря лучшим тепловым характеристикам и пригодности для автоматизированной сборки.