Техническая документация LTL307JGD: Зеленый рассеянный светодиод (LED) - Корпус T-1 3/4 - Прямое напряжение 2.4В - Рассеиваемая мощность 75мВт

1. Обзор продукта

В данном документе представлены полные технические характеристики зеленого рассеянного светодиода, предназначенного для монтажа в отверстия (through-hole). Устройство использует технологию полупроводника AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для генерации зеленого света. Характеризуется популярным диаметром корпуса T-1 3/4, что делает его универсальным выбором для широкого спектра применений в качестве индикатора или подсветки на печатных платах (PCB) или панелях.

Ключевые преимущества компонента включают высокую выходную силу света, низкое энергопотребление и высокий КПД. Он спроектирован для совместимости с интегральными схемами (ИС) благодаря низким требованиям к току. Кроме того, продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что указывает на отсутствие свинца (Pb) в составе.

2. Глубокий анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (P_D):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):60 мА. Это максимально допустимый импульсный прямой ток, указанный для скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это максимальный непрерывный прямой ток, который может выдерживать светодиод.
• Снижение номинала:Постоянный прямой ток должен линейно снижаться на 0.4 мА за каждый градус Цельсия выше температуры окружающей среды 50°C.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения, превышающего это значение, может повредить PN-переход светодиода.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +100°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения:от -55°C до +100°C.
• Температура пайки выводов:260°C в течение 5 секунд, измеренная на расстоянии 2.0 мм (0.078 дюйма) от корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Электрические и оптические характеристики измерены при T_A=25°C и представляют типичные параметры производительности устройства.

• Сила света (I_V):65 мкд (мин.), 110 мкд (тип.) при прямом токе (I_F) 20 мА. Гарантия включает допуск ±15%. Этот параметр измеряется с использованием датчика и фильтра, аппроксимирующего кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):50 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения, что характерно для рассеивающей линзы, распределяющей свет.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):575 нм (тип.). Длина волны, на которой выходная оптическая мощность максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):572 нм (тип.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет светодиода, полученная из диаграммы цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):11 нм (тип.). Спектральная ширина излучаемого света на половине максимальной мощности (полная ширина на половине максимума - FWHM).
• Прямое напряжение (V_F):2.1 В (мин.), 2.4 В (тип.) при I_F= 20 мА.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (макс.) при обратном напряжении (V_R) 5 В.
• Емкость (C):40 пФ (тип.), измеренная при нулевом смещении (V_F=0) и частоте 1 МГц.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых оптических параметров для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Определены два основных критерия сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются по их силе света, измеренной при 20 мА. Код корзины, допуск и диапазон следующие:

• Код D:от 65 мкд (мин.) до 85 мкд (макс.)
• Код E:от 85 мкд (мин.) до 110 мкд (макс.)
• Код F:от 110 мкд (мин.) до 140 мкд (макс.)
• Код G:от 140 мкд (мин.) до 180 мкд (макс.)

Примечание: Допуск на каждый предел корзины составляет ±15%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды также сортируются по доминирующей длине волны для контроля цветовой однородности. Корзины определены с шагом 2 нм.

• Код H06:от 566.0 нм до 568.0 нм
• Код H07:от 568.0 нм до 570.0 нм
• Код H08:от 570.0 нм до 572.0 нм
• Код H09:от 572.0 нм до 574.0 нм
• Код H10:от 574.0 нм до 576.0 нм
• Код H11:от 576.0 нм до 578.0 нм

Примечание: Допуск на каждый предел корзины составляет ±1 нм.Конкретный номер детали LTL307JGD соответствует определенной комбинации корзин по силе света и длине волны.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типичные кривые электрических и оптических характеристик. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, они обычно включают следующие важные графики для анализа проектирования:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I_Vот I_F):Показывает, как световой выход увеличивается с током, что важно для установки тока управления для желаемой яркости.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (V_Fот I_F):Вольт-амперная характеристика диода, важная для расчета значений последовательного резистора и рассеиваемой мощности.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды (I_Vот T_A):Иллюстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры перехода, подчеркивая важность теплового управления.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~575 нм и спектральную ширину (FWHM) ~11 нм.
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма, показывающая угловое распределение интенсивности света, подтверждающая угол обзора 50 градусов для рассеивающей линзы.

Эти кривые позволяют инженерам прогнозировать поведение устройства в нестандартных условиях (разные токи, температуры) и жизненно важны для надежного проектирования схем.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство использует стандартный круглый корпус для монтажа в отверстия T-1 3/4 (5мм). Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (дюймы приведены в скобках).
• Применяется общий допуск ±0.25мм (±0.010\"), если не указано иное.
• Максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1.0мм (0.04\").
• Расстояние между выводами измеряется в точке выхода выводов из пластикового корпуса.

Конкретный чертеж размеров предоставит точные значения для диаметра корпуса, высоты линзы, длины и диаметра выводов.

5.2 Определение полярности

Для светодиодов для монтажа в отверстия полярность обычно указывается двумя признаками: длиной выводов и внутренней структурой. Более длинный вывод - это анод (положительный), а более короткий - катод (отрицательный). Кроме того, многие корпуса имеют плоское место на ободке линзы или скос на стороне катода фланца. Рекомендуется наблюдать оба индикатора для правильной ориентации.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение критически важно для предотвращения повреждений во время сборки.

6.1 Формовка выводов

• Изгиб должен выполняться в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода.
• Основание выводной рамки не должно использоваться в качестве точки опоры.
• Формовка выводов должна выполняться при комнатной температуре идопроцесса пайки.
• При установке на печатную плату используйте минимально необходимую силу зажима, чтобы избежать чрезмерного механического напряжения на выводах или корпусе.

6.2 Процесс пайки

• Соблюдайте минимальный зазор 2 мм между основанием линзы и точкой пайки. Линза никогда не должна погружаться в припой.
• Избегайте приложения любого внешнего напряжения к выводам, пока светодиод находится при повышенной температуре после пайки.
• Рекомендуемые условия пайки:
  • Ручная пайка (паяльником):Максимальная температура 300°C, максимальное время 3 секунды на вывод (только одноразовая пайка).
  • Волновая пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 100°C до 60 секунд. Температура волны припоя максимум 260°C в течение максимум 5 секунд.

Предупреждение:Превышение этих пределов по температуре или времени может вызвать деформацию линзы, отказ внутренних проводящих соединений или деградацию эпоксидного материала, что приведет к катастрофическому отказу устройства.

6.3 Очистка и хранение

• Очистка:При необходимости очищайте только спиртосодержащими растворителями, такими как изопропиловый спирт.
• Хранение:Для длительного хранения вне оригинальной упаковки храните в герметичном контейнере с осушителем или в атмосфере азота. Рекомендуемая среда хранения не превышает 30°C или 70% относительной влажности. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, желательно использовать в течение трех месяцев.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартный процесс упаковки следующий:

1. Базовая единица:500 штук или 250 штук в антистатическом пакете.
2. Внутренняя коробка:10 упаковочных пакетов помещаются в одну внутреннюю коробку, всего 5 000 штук.
3. Внешняя коробка (транспортная коробка):8 внутренних коробок упаковываются в одну внешнюю коробку, всего 40 000 штук.

Примечание указывает, что в любой данной отгрузочной партии только последняя упаковка может содержать неполное количество. Номер детали LTL307JGD следует системе кодирования производителя, где "LTL", вероятно, обозначает семейство продуктов, "307" может указывать на цвет и корпус, а "JGD" определяет коды корзин производительности для силы света и доминирующей длины волны.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот зеленый рассеянный светодиод подходит для широкого спектра применений, требующих четкого, видимого индикатора, включая, но не ограничиваясь:

• Индикаторы состояния питания на потребительской электронике, бытовой технике и промышленном оборудовании.
• Сигнальные и режимные индикаторы на устройствах связи, аудио/видео оборудовании и панелях управления.
• Подсветка для переключателей, надписей и небольших панелей.
• Светодиоды общего назначения для индикации в салонах автомобилей, приборах и любительских проектах.

В техническом описании явно указано, что эти светодиоды предназначены для обычного электронного оборудования (офисное оборудование, средства связи, бытовые применения). Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицинские устройства, системы безопасности), перед использованием требуется консультация с производителем.

8.2 Проектирование схемы управления

Светодиоды - это устройства, управляемые током. Критическое правило проектирования - всегда использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно со светодиодом.

• Рекомендуемая схема (Схема A):Каждый светодиод имеет свой собственный последовательный резистор. Это обеспечивает равномерную яркость, компенсируя естественное разброс прямого напряжения (V_F) от одного светодиода к другому, даже если они одного типа и корзины.
• Нерекомендуемая схема (Схема B):Подключение нескольких светодиодов параллельно с одним общим токоограничивающим резистором. Небольшие различия в ВАХ каждого светодиода приведут к неравномерному распределению тока, что вызовет значительные различия в яркости между устройствами.

Значение последовательного резистора (R_S) рассчитывается по закону Ома: R_S= (V_{питания}- V_F) / I_F. Используя типичное V_F2.4В и желаемый I_F20 мА при питании 5В: R_S= (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Подошел бы стандартный резистор на 130 Ом или 150 Ом, также убедившись, что мощность достаточна (P = I²R ≈ 0.052Вт).

8.3 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиод подвержен повреждению от электростатического разряда. Обязательные меры предосторожности включают:

• Персонал должен носить заземленные браслеты или антистатические перчатки при обращении со светодиодами.
• Все оборудование, рабочие столы и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены.
• Используйте ионизаторы для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на поверхности пластиковой линзы из-за трения при обращении.
• Поддерживайте статически безопасное рабочее место с сертифицированными материалами и контролируйте обучение/сертификацию всего персонала.

9. Техническое сравнение и отличия

В категории 5мм зеленых светодиодов для монтажа в отверстия это устройство на основе AlInGaP предлагает явные преимущества:

• По сравнению с традиционными зелеными светодиодами GaP:Технология AlInGaP обычно предлагает значительно более высокую световую эффективность и силу света по сравнению со старыми зелеными светодиодами на основе фосфида галлия (GaP), что приводит к более яркому выходу при том же токе управления.
• По сравнению с нерассеянными (прозрачными) светодиодами:Рассеивающая линза обеспечивает более широкий, равномерный угол обзора (50° против узкого луча у прозрачных линз), что делает ее идеальной для применений, где индикатор должен быть виден под широким диапазоном углов.
• По сравнению со сверхяркими светодиодами:Это устройство занимает сегмент средней производительности. Оно предлагает хорошую яркость (корзины 65-180 мкд), подходящую для большинства индикаторных целей, без экстремальных требований к току управления или стоимости сверхярких светодиодов, эффективно балансируя производительность и энергопотребление.
• Соответствие RoHS:Как бессвинцовый продукт, он соответствует современным экологическим нормам для электронного производства, что является ключевым отличием от несоответствующих устаревших компонентов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

1. В: Какой резистор использовать с питанием 5В?
   
   О: Для типичного прямого тока 20 мА и V_F2.4В используйте резистор на 130 Ом. Всегда рассчитывайте на основе вашего конкретного напряжения питания и желаемого тока.
2. В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера?
   
   О: Да, но вы все равно должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Вывод микроконтроллера выступает в роли источника напряжения. Убедитесь, что вывод может выдавать или принимать требуемый ток 20 мА.
3. В: Почему существует допуск ±15% на силу света даже внутри корзины?
   
   О: Производство полупроводников имеет присущие вариации процессов. Сортировка группирует светодиоды со схожей производительностью, но диапазон допуска учитывает точность измерений и незначительный разброс производительности внутри группы, чтобы гарантировать минимальный уровень производительности.
4. В: Что произойдет, если я превышу абсолютный максимальный постоянный прямой ток 30 мА?
   
   О: Превышение этого параметра увеличивает температуру перехода сверх безопасных пределов, что может ускорить деградацию светового выхода (снижение светового потока) и значительно сократить срок службы, потенциально вызывая немедленный катастрофический отказ.
5. В: Насколько критичен зазор 2мм при пайке от линзы?
   
   О: Очень критичен. Тепло от пайки, передаваемое по выводу, может размягчить или расплавить эпоксидную линзу, вызвав деформацию или проникновение влаги, что повредит светодиод.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование многосветодиодной панели состояния

Инженер проектирует панель управления с четырьмя зелеными индикаторами состояния. Используя общую шину питания 5В, им необходима одинаковая яркость.

Решение:Реализуйте рекомендуемую Схему A. Используйте четыре одинаковых токоограничивающих резистора, по одному последовательно с каждым светодиодом LTL307JGD. Даже если светодиоды из разных корзин или имеют небольшие вариации V_F, индивидуальные резисторы будут независимо регулировать ток через каждый из них, обеспечивая одинаковую, равномерную яркость всех четырех индикаторов. Угол обзора 50° рассеивающей линзы гарантирует, что состояние будет четко видно оператору, стоящему перед панелью или немного сбоку от нее. Конструктор должен обеспечить, чтобы разводка печатной платы сохраняла минимальное расстояние 2мм от контактной площадки пайки до корпуса светодиода и обеспечивала достаточное расстояние для рассеивания тепла, особенно если светодиоды будут работать непрерывно при максимальном токе или близком к нему.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом диоде. Активная область состоит из слоев AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), выращенных на подложке. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода (~2.1В), электроны и дырки инжектируются в активную область из N-типа и P-типа полупроводниковых слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны полупроводника, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света - в данном случае зеленый с доминирующей длиной волны ~572 нм. Рассеивающая эпоксидная линза содержит рассеивающие частицы, которые случайным образом изменяют направление излучаемых фотонов, расширяя луч до широкого угла обзора по сравнению с прозрачной линзой, которая создает более сфокусированный луч.

13. Тенденции развития

Эволюция индикаторных светодиодов, подобных этому, следует нескольким ключевым отраслевым тенденциям:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении и эпитаксиальном росте продолжают повышать световую отдачу (люмен на ватт) технологий AlInGaP и других светодиодов, позволяя получить более яркий выход при более низких токах или снизить энергопотребление при той же яркости.
• Миниатюризация:Хотя корпус T-1 3/4 остается популярным для монтажа в отверстия, наблюдается сильный рыночный сдвиг в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD) (например, 0603, 0402) для более плотной сборки печатных плат. Компоненты для монтажа в отверстия часто сохраняются для прототипирования, любительского использования или применений, требующих более высокой механической прочности.
• Цветовая однородность и сортировка:Производственные процессы становятся более точными, что приводит к более узким распределениям сортировки. Некоторые массовые применения могут требовать "предварительно отсортированных" или "подобранных" светодиодов с чрезвычайно узкими допусками по длине волны и интенсивности.
• Интеграция:Существует тенденция к интеграции токоограничивающего резистора, диода защиты от ESD или даже управляющей ИС непосредственно в корпус светодиода, создавая "умные" или "легко управляемые" светодиодные компоненты, упрощающие проектирование схем.
• Устойчивое развитие:Стремление к соответствию RoHS и использованию бесгалогенных материалов теперь является стандартом. Будущие тенденции могут включать увеличение использования перерабатываемых материалов в упаковке и дальнейшее сокращение других опасных веществ.