Техническая спецификация светодиода 1254-10SURD/S530-A3 - Ярко-красный - 20 мА - 400 мкд - Угол обзора 30°

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики высокоинтенсивного ярко-красного светодиода. Устройство является частью серии, разработанной для применений, требующих превосходной световой отдачи и надежности. В нем используется технология чипа AlGaInP, инкапсулированного в красную рассеивающую смолу, что обеспечивает отчетливое ярко-красное свечение. Продукт разработан с акцентом на надежность и соответствие современным экологическим и стандартам безопасности, включая отсутствие свинца (Pb-free), соответствие директиве RoHS, соответствие европейскому регламенту REACH и требованиям по отсутствию галогенов (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Поставляется в ленточной упаковке на катушке для автоматизированных процессов сборки.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основным преимуществом данного светодиода является сочетание высокой силы света (тип. до 400 мкд) с надежной и прочной конструкцией. Наличие различных углов обзора (в данной конкретной версии - половинный угол 30°) позволяет разработчикам выбирать оптимальную диаграмму направленности для своего применения. Его соответствие международным экологическим директивам делает его пригодным для глобальных рынков. Основные области применения - потребительская электроника, включая телевизоры, компьютерные мониторы, телефоны и общее вычислительное оборудование, где требуются функции индикации или подсветки.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен объективный и детальный анализ ключевых технических параметров устройства, определенных в даташите.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не условия для нормальной работы.

• Постоянный прямой ток (I_F): 25 мА. Превышение этого тока в непрерывном режиме приведет к чрезмерному нагреву, сокращению срока службы светодиода и потенциально к катастрофическому отказу.
• Пиковый прямой ток (I_FP): 60 мА (при скважности 1/10, 1 кГц). Этот параметр допускает короткие импульсы более высокого тока, что полезно для схем мультиплексирования или ШИМ-диммирования, но средний ток должен оставаться в пределах постоянного номинала.
• Обратное напряжение (V_R): 5 В. Светодиоды имеют очень низкое напряжение обратного пробоя. Приложение обратного напряжения более 5В может вызвать немедленный и необратимый пробой p-n перехода.
• Рассеиваемая мощность (P_d): 60 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. Фактическая допустимая рассеиваемая мощность уменьшается с ростом температуры окружающей среды.
• Температура эксплуатации и хранения: от -40°C до +85°C (эксплуатация), от -40°C до +100°C (хранение). Эти диапазоны определяют условия окружающей среды, которые устройство может выдерживать во время использования и в нерабочие периоды.
• Температура пайки: 260°C в течение 5 секунд. Это критически важно для процессов волновой или конвекционной пайки, чтобы избежать термического повреждения эпоксидного корпуса и внутренних проводящих перемычек.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти характеристики измерены в стандартных условиях испытаний (T_a=25°C, I_F=20мА) и определяют производительность устройства.

• Сила света (I_v): 250 мкд (мин.), 400 мкд (тип.). Это основной показатель яркости. Типичное значение 400 мкд указывает на очень яркий выходной сигнал для стандартной светодиодной лампы. Разработчикам следует использовать минимальное значение для расчетов яркости в наихудшем случае.
• Угол обзора (2θ_1/2): 30° (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения. Угол 30° создает относительно сфокусированный луч, подходящий для направленных индикаторов.
• Пиковая длина волны (λ_p): 632 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным. Для ярко-красного цвета это попадает в верхнюю красную/оранжевую область спектра.
• Доминирующая длина волны (λ_d): 624 нм (тип.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая соответствует цвету света светодиода. Это ключевой параметр для спецификации цвета.
• Прямое напряжение (V_F): 1.7В (мин.), 2.0В (тип.), 2.4В (макс.) при 20мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы. Это имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока. Драйвер должен быть способен выдерживать максимальное V_Fдля обеспечения правильной регулировки тока.
• Обратный ток (I_R): 10 мкА (макс.) при V_R=5В. Это небольшой ток утечки, когда диод смещен в обратном направлении в пределах своего максимального номинала.

Погрешности измерений: В даташите указаны конкретные допуски для измерений: ±0.1В для V_F, ±10% для I_vи ±1.0нм для λ_d. Это необходимо учитывать в высокоточных приложениях.

3. Анализ характеристических кривых

Представленные характеристические кривые дают более глубокое представление о поведении устройства в различных условиях.

3.1 Спектральное распределение и направленность

КриваяОтносительная интенсивность в зависимости от длины волныпоказывает типичное гауссово распределение с центром около 632 нм, со спектральной шириной (Δλ) приблизительно 20 нм. Такая узкая ширина полосы характерна для светодиодов AlGaInP и приводит к насыщенному цвету. КриваяНаправленностинаглядно подтверждает угол обзора 30°, показывая, как интенсивность симметрично уменьшается с углом от центральной оси.

3.2 Электрические и тепловые зависимости

КриваяПрямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)демонстрирует классическую экспоненциальную зависимость диода. В типичной рабочей точке 20мА напряжение составляет 2.0В. Кривая необходима для понимания динамического сопротивления светодиода и для теплового анализа, поскольку V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент.

КриваяОтносительная интенсивность в зависимости от прямого токапоказывает, что световой выход почти линейно зависит от тока в нижнем диапазоне, но может насыщаться при более высоких токах из-за теплового спада и спада эффективности. Работа на уровне 20мА или ниже оптимальна для линейности и долговечности.

3.3 Зависимость от температуры

КриваяОтносительная интенсивность в зависимости от температуры окружающей средыдемонстрирует значительное уменьшение светового выхода с ростом температуры. Это критический фактор проектирования; светодиод будет тусклее в горячей среде (например, внутри закрытого электронного устройства) по сравнению с лабораторными условиями при 25°C.

КриваяПрямой ток в зависимости от температуры окружающей средыв сочетании с номинальной рассеиваемой мощностью, формирует основу длядерейтинга. По мере роста температуры окружающей среды максимально допустимый постоянный прямой ток должен быть уменьшен, чтобы поддерживать температуру перехода в безопасных пределах и предотвратить ускоренную деградацию. В даташите рекомендуется обращаться к конкретной кривой дерейтинга для данного продукта.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры

Даташит включает подробный чертеж размеров светодиодной лампы. Ключевые механические характеристики включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах.
• Высота фланца (ободка у основания купола) должна быть менее 1.5 мм (0.059"). Это важно для зазора в окончательной сборке.
• Стандартный допуск для неуказанных размеров составляет ±0.25 мм, что типично для компонентов данного класса.
• Чертеж определяет расстояние между выводами, диаметр корпуса, общую высоту и форму линзы. Точные размеры критически важны для проектирования посадочного места на печатной плате и обеспечения правильной посадки в корпусах или линзах.

4.2 Определение полярности

Катодный (отрицательный) вывод обычно идентифицируется по плоскому месту на линзе светодиода, более короткому выводу или метке на корпусе. Чертеж размеров должен четко указывать на это. Правильная полярность необходима во время установки, так как приложение обратного напряжения может повредить устройство.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение имеет решающее значение для надежности. Рекомендации основаны на предотвращении механических, термических и электростатических повреждений.

5.1 Формовка выводов

• Изгиб должен производиться на расстоянии не менее 3 мм от основания эпоксидной колбы, чтобы избежать передачи напряжения на внутренний кристалл и проводящие перемычки.
• Формовка должна быть выполненадо soldering.
• Обрезка выводов должна производиться при комнатной температуре, чтобы избежать теплового удара.
• Отверстия на печатной плате должны идеально совпадать с выводами светодиода, чтобы избежать монтажного напряжения.

5.2 Хранение

• Рекомендуемые условия хранения: ≤30°C и ≤70% относительной влажности (RH).
• Срок годности после отгрузки: 3 месяца при этих условиях.
• Для длительного хранения (до 1 года) используйте герметичный контейнер с азотом и осушителем.
• Избегайте резких перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить конденсацию.

5.3 Процесс пайки

Ручная пайка: Температура жала паяльника ≤300°C (для паяльника макс. 30 Вт), время пайки ≤3 секунды на вывод. Соблюдайте минимальное расстояние 3 мм от места пайки до эпоксидной колбы.

Волновая пайка: Предварительный нагрев ≤100°C в течение ≤60 секунд. Температура ванны припоя ≤260°C в течение ≤5 секунд. Соблюдайте правило расстояния 3 мм.

Критические замечания по пайке:

• Избегайте нагрузки на выводы во время высокотемпературных фаз.
• Не паяйте (волновой или ручной пайкой) один и тот же светодиод более одного раза.
• Защищайте светодиод от механических ударов до тех пор, пока он не остынет до комнатной температуры после пайки.
• Позвольте постепенное охлаждение; избегайте быстрого охлаждения.
• Всегда используйте минимально эффективную температуру и время пайки.

5.4 Очистка

Если очистка необходима:

• Используйте изопропиловый спирт при комнатной температуре.
• Время погружения должно составлять не более одной минуты.
• Высушите на воздухе при комнатной температуре.
• Избегайте ультразвуковой очисткиесли это не абсолютно необходимо и только после тщательных предварительных испытаний, так как кавитация может повредить внутреннюю структуру.

5.5 Тепловой режим и защита от ЭСР

Тепловой режим: Эффективная тепловая конструкция обязательна. Ток должен быть снижен в соответствии с температурой окружающей среды, как показано на кривой дерейтинга продукта. Контроль рабочей температуры светодиода является ключом к поддержанию яркости и долгосрочной надежности.

ЭСР (электростатический разряд): Этот светодиод чувствителен к ЭСР. Во время обращения и сборки необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности от ЭСР: используйте заземленные рабочие места, браслеты и проводящие контейнеры. ЭСР может вызвать скрытое или катастрофическое повреждение полупроводникового кристалла.

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Спецификация упаковки

Устройство упаковано для обеспечения влагозащиты и защиты от электростатического разряда.

• Первичная упаковка: 200-1000 штук в антистатическом пакете.
• Вторичная упаковка: 4 пакета во внутренней коробке.
• Третичная упаковка: 10 внутренних коробок в основной (внешней) коробке.

6.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке содержит ключевую информацию для прослеживаемости и идентификации:

• CPN: Номер детали заказчика.
• P/N: Номер детали производителя (например, 1254-10SURD/S530-A3).
• QTY: Количество штук в пакете/коробке.
• CAT: Ранг или код бининга (например, для интенсивности или длины волны).
• HUE: Код доминирующей длины волны.
• REF: Справочная информация.
• LOT No: Номер производственной партии для прослеживаемости.

7. Рекомендации по применению и конструктивные особенности

7.1 Типовые сценарии применения

Этот светодиод идеально подходит для:

• Индикаторы состояния: Индикаторы включения, режима ожидания или активности функций в телевизорах, мониторах и компьютерах, где высокая яркость обеспечивает хорошую видимость.
• Подсветка: Для небольших надписей или символов на панелях управления или телефонах.
• Общее сигнализирование: Любое применение, требующее четкого, яркого красного визуального сигнала в потребительской электронике.

7.2 Конструктивные особенности

• Ограничение тока: Всегда питайте светодиод от источника постоянного тока или источника напряжения с последовательным резистором. Рассчитайте значение резистора на основе напряжения питания (V_CC), максимального V_Fсветодиода и желаемого I_F(например, 20мА). R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• Тепловой режим: Убедитесь, что печатная плата и окружающая конструкция позволяют рассеивать тепло. Избегайте размещения светодиода рядом с другими теплообразующими компонентами. Рассмотрите возможность использования тепловых переходных отверстий в контактной площадке печатной платы, если ожидаются высокие рабочие циклы или повышенные температуры окружающей среды.
• Оптическая интеграция: Угол обзора 30° обеспечивает сфокусированный луч. Для более широкого освещения могут потребоваться внешние рассеиватели или линзы. Убедитесь, что механический корпус обеспечивает правильное выравнивание и не препятствует углу обзора.
• Защита от ЭСР: В чувствительных или открытых приложениях рассмотрите возможность добавления небольшого диода подавления переходных напряжений (TVS) или резисторно-конденсаторной цепи параллельно светодиоду для защиты от скачков напряжения.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать этот светодиод током 30 мА для дополнительной яркости?

О1: Нет. Предельный параметр для постоянного прямого тока составляет 25 мА. Работа при 30 мА превышает этот номинал, что приведет к перегрузке перехода, быстрой деградации яркости, сдвигу цвета и потенциально немедленному отказу. Всегда работайте на уровне или ниже указанного максимального постоянного тока.

В2: Типичное V_Fсоставляет 2.0В, но моя схема использует питание 5В. Какое значение резистора мне следует использовать?

О2: Вы должны проектировать для наихудшего случая (максимального) V_Fчтобы гарантировать, что ток никогда не превысит предел. Используя V_{F_max}= 2.4В и I_F= 20мА: R = (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Ближайшее стандартное значение - 130Ω или 150Ω. Использование 150Ω дает I_F≈ (5-2.4)/150 = 17.3мА, что является безопасной и распространенной рабочей точкой.

В3: Насколько упадет яркость, если внутренняя температура моего устройства составляет 60°C?

О3: Ссылаясь на кривую "Относительная интенсивность в зависимости от температуры окружающей среды", при 60°C относительная интенсивность составляет приблизительно 0.8 (или 80%) от ее значения при 25°C. Следовательно, если светодиод выдает 400 мкд при 25°C, он будет выдавать примерно 320 мкд при 60°C. Это необходимо учитывать при оптическом проектировании.

В4: Подходит ли этот светодиод для автомобильных применений?

О4: Указанный диапазон рабочих температур (-40°C до +85°C) покрывает многие требования автомобильной среды. Однако автомобильные применения обычно требуют компонентов, квалифицированных по определенным стандартам (таким как AEC-Q102) для надежности при вибрации, влажности и расширенных температурных циклах. Данный стандартный даташит не указывает на такую квалификацию. Для автомобильного использования следует искать специально квалифицированный вариант продукта.

9. Введение в технологию и тренды

9.1 Принцип работы

Этот светодиод основан на полупроводниковом чипе AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводника, где они рекомбинируют. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlGaInP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света - в данном случае ярко-красный около 624-632 нм. Красный рассеивающий эпоксидный корпус служит для защиты кристалла, действует как первичная линза для формирования луча (угол 30°) и рассеивает свет для уменьшения бликов и создания однородного внешнего вида.

9.2 Тенденции отрасли

Индустрия светодиодов продолжает развиваться с несколькими четкими тенденциями, влияющими на такие компоненты, как этот:

• Повышение эффективности (лм/Вт): Хотя в данном даташите указана сила света (мкд), общая тенденция направлена на повышение световой отдачи, что означает больше светового выхода на каждый ватт электрической мощности, снижая энергопотребление и тепловую нагрузку.
• Миниатюризация: Корпуса постоянно уменьшаются при сохранении или улучшении светового выхода.
• Повышенная надежность и срок службы: Улучшения в конструкции кристаллов, материалах корпусов (например, силикон вместо эпоксидной смолы для лучшей термо- и УФ-стойкости) и производственных процессах увеличивают номинальный срок службы далеко за 50 000 часов.
• Более строгое соответствие экологическим нормам: Переход к отсутствию галогенов, соответствию RoHS и REACH, как видно в данном продукте, теперь является базовым требованием, обусловленным глобальными нормативными актами и спросом потребителей.
• Интеллектуальные и интегрированные решения: Тенденция смещается от дискретных индикаторных ламп к интегрированным светодиодным модулям со встроенными драйверами (ИС) и контроллерами, обеспечивающими диммирование, смешение цветов и протоколы связи, такие как I2C.

Хотя данный конкретный светодиод представляет собой зрелую и устоявшуюся технологию для стандартного индикаторного использования, его характеристики отражают текущие требования к производительности, надежности и экологической ответственности на рынке электронных компонентов.