Техническая спецификация светодиода 313-2SUBC/C470/S400-A4 - Синий цвет - Прямое напряжение 3.4В - Рабочий ток 20мА

1. Обзор изделия

Настоящий документ содержит полные технические характеристики светодиода 313-2SUBC/C470/S400-A4. Этот компонент представляет собой высокояркий синий светоизлучающий диод, предназначенный для применений, требующих надежной и стабильной работы. Он соответствует ключевым экологическим нормам, включая RoHS, EU REACH и стандарты по отсутствию галогенов, что гарантирует его пригодность для современных электронных конструкций со строгими требованиями к материалам.

Светодиод поставляется на ленте для автоматизированной сборки и доступен с различными углами обзора для удовлетворения различных потребностей. Его основная конструктивная цель — обеспечить более высокую силу света в стандартном корпусе типа "лампа".

2. Подробный разбор технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

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

• Постоянный прямой ток (IF):25 мА. Это максимальный постоянный ток, который можно прикладывать непрерывно.
• Пиковый прямой ток (IFP):100 мА. Допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Рассеиваемая мощность (Pd):120 мВт. Это максимальная мощность, которую может рассеивать устройство.
• Рабочая температура (Topr):от -40 до +85 °C. Диапазон, в котором устройство предназначено для работы.
• Температура хранения (Tstg):от -40 до +100 °C.
• Температура пайки (Tsol):260°C в течение 5 секунд, что определяет допустимый профиль оплавления.

2.2 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измерены в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, IF=20мА) и представляют типичные показатели устройства.

• Сила света (Iv):630 (Мин), 1000 (Тип) мкд. Это мера воспринимаемой яркости синего света. Погрешность измерения составляет ±10%.
• Угол обзора (2θ1/2):20° (Тип). Определяет угловую ширину, при которой сила света падает до половины своего максимального значения.
• Пиковая длина волны (λp):468 нм (Тип). Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λd):470 нм (Тип). Единая длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, с погрешностью ±1.0 нм.
• Ширина спектра излучения (Δλ):35 нм (Тип). Спектральная ширина излучаемого света.
• Прямое напряжение (VF):3.4 (Тип), 4.0 (Макс) В. Падение напряжения на светодиоде при работе на токе 20мА, с погрешностью ±0.1В.
• Обратный ток (IR):50 мкА (Макс) при VR=5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении устройства.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Изделие использует систему сортировки для категоризации единиц продукции по ключевым оптическим и электрическим параметрам, обеспечивая согласованность для конечного пользователя. Маркировка на упаковке указывает эти группы:

• CAT:Группы по силе света. Сортирует светодиоды по измеренному выходному значению Iv.
• HUE:Группы по доминирующей длине волны. Сортирует светодиоды по λd для обеспечения цветовой однородности.
• REF:Группы по прямому напряжению. Сортирует светодиоды по VF для помощи в проектировании схемы для согласованного управления током.

Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды, соответствующие конкретным требованиям их применения, что особенно важно для применений, где критична однородность цвета или яркости.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Относительная интенсивность в зависимости от длины волны

Эта кривая показывает спектральное распределение мощности излучаемого синего света, с центром около 468-470 нм и типичной шириной полосы 35 нм. Она подтверждает монохроматический характер излучения светодиода.

4.2 Диаграмма направленности

Диаграмма направленности визуализирует угол обзора 20 градусов, показывая, как сила света уменьшается при отклонении угла наблюдения от центральной оси (0 градусов).

4.3 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта фундаментальная кривая показывает экспоненциальную зависимость между током (I) и напряжением (V) для полупроводникового диода. Четко указано типичное прямое напряжение 3.4В при 20мА. Кривая необходима для проектирования схемы ограничения тока.

4.4 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, что световой выход (относительная интенсивность) увеличивается с ростом прямого тока. Однако работа должна оставаться в пределах абсолютных максимальных параметров (25мА непрерывно), чтобы предотвратить перегрев и ускоренную деградацию.

4.5 Кривые температурной зависимости

Две ключевые кривые показывают влияние температуры окружающей среды (Ta):
Относительная интенсивность в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает, что световой выход обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Это критически важный аспект для теплового менеджмента в мощных приложениях или при высоких температурах окружающей среды.
Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды:Иллюстрирует, как характеристика прямого напряжения смещается с температурой, что может влиять на потребляемый ток при питании от источника постоянного напряжения.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Светодиод использует стандартный корпус типа "лампа" с двумя выводами. Чертеж корпуса предоставляет критические размеры для проектирования посадочного места на печатной плате и механической интеграции.

• Все размеры указаны в миллиметрах.
• Ключевая спецификация: высота фланца должна быть менее 1.5 мм (0.059").
• Стандартный допуск на размеры, если не указано иное, составляет ±0.25 мм.
• На чертеже четко указан катод (обычно более короткий вывод или плоская сторона на линзе) для правильной полярности при установке.

Соблюдение этих размеров крайне важно для правильного размещения при автоматизированной сборке и для обеспечения правильной посадки светодиода на печатной плате.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение необходимо для сохранения надежности и производительности устройства.

6.1 Формовка выводов

• Изгиб должен производиться на расстоянии не менее 3 мм от основания эпоксидной колбы, чтобы избежать напряжения на внутреннем кристалле и проводных соединениях.
• Формовка должна быть выполненадо soldering.
• Выводы должны обрезаться при комнатной температуре.
• Отверстия в печатной плате должны идеально совпадать с выводами светодиода, чтобы избежать монтажного напряжения.

6.2 Хранение

• Рекомендуемые условия хранения: ≤ 30°C и ≤ 70% относительной влажности.
• Срок годности после отгрузки: 3 месяца в этих условиях.
• Для более длительного хранения (до 1 года) используйте герметичный контейнер с азотом и осушителем.
• После вскрытия упаковки используйте в течение 24 часов, чтобы предотвратить поглощение влаги.
• Избегайте резких перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить конденсацию.

6.3 Процесс пайки

Критическое правило:Соблюдайте минимальное расстояние 3 мм от паяного соединения до эпоксидной колбы.

Ручная пайка:
Температура жала паяльника: макс. 300°C (паяльник макс. 30Вт).
Время пайки на один вывод: макс. 3 секунды.

Волновая пайка (DIP):
Температура предварительного нагрева: макс. 100°C (макс. 60 сек).
Температура и время в паяльной ванне: макс. 260°C в течение макс. 5 секунд.
Предоставлен рекомендуемый температурный профиль пайки, подчеркивающий контролируемый нагрев, определенное время выше температуры ликвидуса и контролируемое охлаждение.

Важные примечания:
Избегайте напряжения на выводах во время высокотемпературных операций.
Не паяйте (погружением или вручную) более одного раза.
Защищайте светодиод от механических ударов, пока он не остынет до комнатной температуры после пайки.
Используйте минимально возможную температуру, обеспечивающую надежное паяное соединение.

6.4 Очистка

• При необходимости очищайте только изопропиловым спиртом при комнатной температуре в течение ≤ 1 минуты.
• Просушите при комнатной температуре перед использованием.
• Ультразвуковая очистка, как правило, не рекомендуется. Если она абсолютно необходима, требуется обширная предварительная квалификация, чтобы гарантировать отсутствие повреждений, так как это зависит от мощности, частоты и условий сборки.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы для предотвращения электростатического разряда (ESD) и повреждения влагой:
1. Светодиоды помещены в антистатические пакеты.
2. Пакеты упакованы во внутренние коробки.
3. Внутренние коробки упакованы в основные внешние коробки.

Количество в упаковке:
От 200 до 500 штук в пакете.
5 пакетов во внутренней коробке.
10 внутренних коробок во внешней коробке.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке включает:
CPN:Партномер заказчика.
P/N:Партномер производителя (например, 313-2SUBC/C470/S400-A4).
QTY:Количество в упаковке.
CAT/HUE/REF:Коды сортировки для силы света, доминирующей длины волны и прямого напряжения соответственно.
LOT No:Прослеживаемый номер производственной партии.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Благодаря высокой яркости и синему цвету, этот светодиод подходит для:
•Индикаторы состояния:Индикаторы включения, режима ожидания или активности функций в потребительской и промышленной электронике.
•Подсветка:Для небольших ЖК-дисплеев, клавиатур или декоративной подсветки в устройствах, таких как мониторы, телевизоры или телефоны (как указано в спецификации).
•Подсветка панелей:Освещение переключателей, панелей управления или приборов.

8.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы ограничить прямой ток до желаемого значения (например, 20мА для типичной яркости), никогда не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 120мВт), обеспечьте адекватную вентиляцию, если используется несколько светодиодов или если температура окружающей среды высока, так как эффективность падает с температурой.
• Разводка печатной платы:Точно следуйте размерам корпуса. Убедитесь, что маркировка полярности на печатной плате соответствует катоду светодиода.
• Защита от электростатического разряда (ESD):Хотя явно не указано, что светодиод высокочувствителен, рекомендуется соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с полупроводниками во время сборки.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевые отличительные особенности этого светодиода на основе спецификации:
1. Высокая яркость:Типичная сила света 1000 мкд при 20мА является значительной для синего светодиода в стандартном корпусе типа "лампа".
2. Соответствие экологическим нормам:Полное соответствие стандартам RoHS, REACH и отсутствия галогенов делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими нормами.
3. Прочная конструкция:Спроектирован для надежности, с четкими рекомендациями по пайке и обращению для обеспечения долговечности.
4. Сортировка (бининг):Предоставление групп по интенсивности, длине волны и напряжению позволяет осуществлять более точный контроль проектирования в применениях, требующих однородности.

По сравнению с несортированными или менее яркими светодиодами, данное изделие предлагает лучшую согласованность и производительность для применений, где эти факторы критичны.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод током 30мА для большей яркости?
О: Нет. Абсолютный максимальный параметр для постоянного прямого тока составляет 25мА. Превышение этого параметра грозит необратимым повреждением из-за перегрева и ускоренной деградации. Для более высокой яркости выберите светодиод, рассчитанный на больший ток.

В: Какое значение резистора мне использовать с питанием 5В?
О: Используя закон Ома: R = (Vпитания - Vf) / If. При типичном Vf 3.4В и целевом If 20мА: R = (5 - 3.4) / 0.02 = 80 Ом. Используйте максимальное Vf (4.0В) для расчета минимального безопасного значения резистора: R_мин = (5 - 4.0) / 0.02 = 50 Ом. Подходящим будет стандартное значение, например, 68 или 75 Ом, что гарантирует, что ток останется ниже 20мА даже при светодиоде с низким Vf.

В: Почему угол обзора всего 20 градусов?
О: Угол обзора 20 градусов является конструктивной особенностью данного конкретного светодиода, достигнутой за счет формы эпоксидной линзы. Он концентрирует свет в более узкий луч, что приводит к более высокой осевой силе света (мкд). Для более широкого освещения потребуется светодиод с более широким углом обзора (например, 60° или 120°).

В: Как температура влияет на производительность?
О: Как показано на кривых, увеличение температуры окружающей среды приводит к уменьшению светового выхода и смещению прямого напряжения. Для стабильной работы, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды, следует учитывать правильное тепловое проектирование (например, площадь меди на печатной плате, вентиляция) и, возможно, температурную компенсацию в цепи управления.

11. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование панели индикаторов состояния для сетевого маршрутизатора.
Панель требует яркий, отчетливый синий светодиод для индикации статуса "WAN Активен". Для симметрии требуется четыре одинаковых светодиода.

Этапы проектирования:
1. Выбор:Выбран светодиод 313-2SUBC/C470/S400-A4 за его высокую яркость (тип. 1000 мкд) и синий цвет.
2. Проектирование схемы:Внутреннее логическое питание маршрутизатора составляет 3.3В. Использование типичного Vf 3.4В представляет проблему, так как 3.3В меньше требуемого Vf. Следовательно, светодиод нельзя питать напрямую от 3.3В. Потребуется простая схема зарядового насоса или повышающий преобразователь для генерации напряжения >4.0В, или необходимо выбрать альтернативный светодиод с более низким Vf. Это подчеркивает важность проверки напряжения питания относительно прямого напряжения на ранних этапах проектирования.
3. Разводка печатной платы:Чертеж корпуса используется для создания посадочного места. На шелкографию печатной платы добавляется маркер полярности (например, квадратная контактная площадка для катода).
4. Сборка:Светодиоды заказаны на ленте. Программа установщика компонентов запрограммирована с правильными координатами центра тяжести из посадочного места. Профиль оплавления соответствует рекомендуемому пику 260°C в течение 5 секунд.
5. Сортировка (бининг):Чтобы гарантировать, что все четыре светодиода имеют одинаковый цвет и яркость, размещается заказ на единицы из одинаковых групп HUE и CAT.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод является полупроводниковым источником света. Его сердцевина — это кристалл, изготовленный из материалов InGaN (нитрид индия-галлия), как указано в руководстве по выбору устройства. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода (примерно 3.4В), электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводникового перехода. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае синий (~470 нм). Эпоксидный корпус служит для защиты хрупкого полупроводникового кристалла, действует как линза для формирования выходного светового пучка (создавая угол обзора 20°) и выполнен водопрозрачным для максимального пропускания света.

13. Технологические тренды и контекст

Синие светодиоды на основе технологии InGaN представляют собой значительный прогресс в твердотельном освещении. Разработка эффективных синих светодиодов была крупным научным достижением, позволившим создавать белые светодиоды (путем комбинации синего с желтым люминофором) и полноцветные RGB-дисплеи. Данный конкретный компонент является примером зрелой, коммерчески оптимизированной версии этой технологии. Современные тенденции в развитии светодиодов сосредоточены на повышении эффективности (люмен на ватт), улучшении индекса цветопередачи (CRI) для белого света, достижении более высокой плотности мощности и дальнейшей миниатюризации. Хотя это стандартный корпус типа "лампа", отрасль все больше переходит на корпуса для поверхностного монтажа (SMD), такие как 2835 или 3030, для лучших тепловых характеристик и автоматизированной сборки. Соответствие экологическим нормам (RoHS, отсутствие галогенов), подчеркнутое в этой спецификации, теперь является стандартным требованием, отражающим фокус электронной промышленности на устойчивости и безопасности материалов.