Содержание
- 1. Обзор продукта
- 1.1 Ключевые преимущества
- 1.2 Целевой рынок и области применения
- 2. Подробный анализ технических параметров
- 2.1 Предельные эксплуатационные параметры
- 2.2 Электрооптические характеристики (Ta=25°C)
- 2.3 Тепловые характеристики
- 3. Объяснение системы сортировки
- 4. Анализ характеристических кривых
- 4.1 Относительная интенсивность в зависимости от длины волны
- 4.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)
- 3.3 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока
- 4.4 Кривые температурной зависимости
- 4.5 Диаграмма направленности
- 5. Механическая информация и данные о корпусе
- 5.1 Чертеж габаритных размеров корпуса
- 5.2 Определение полярности
- 6. Рекомендации по пайке и монтажу
- 6.1 Формовка выводов
- 6.2 Рекомендуемые условия пайки
- 6.3 Очистка
- 6.4 Условия хранения
- 7. Упаковка и информация для заказа
- 7.1 Спецификация упаковки
- 7.2 Количество в упаковке
- 8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения
- 8.1 Типовые схемы включения
- 8.2 Управление теплом
- 8.3 Оптическое проектирование
- 9. Техническое сравнение и отличия
- 10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)
- 11. Практический пример проектирования
- 12. Введение в технический принцип
- 13. Отраслевые тенденции и разработки
1. Обзор продукта
В данном документе подробно описаны характеристики высокоинтенсивной светодиодной лампы, разработанной для применений, требующих превосходной световой отдачи. Устройство использует технологию чипа AlGaInP для получения ярко-красного цвета с прозрачной эпоксидной линзой. Оно спроектировано для надежности и долговечности, что делает его подходящим для различных применений в электронных дисплеях и индикаторах.
1.1 Ключевые преимущества
- Высокая сила света:Обеспечивает типичную силу света в диапазоне от 3200 до 5000 милликандел (мкд) при стандартном прямом токе 20 мА.
- Узкий угол обзора:Характеризуется типичным углом обзора (2θ1/2) 10 градусов, обеспечивая сфокусированный и интенсивный световой поток.
- Соответствие стандартам и надежность:Продукт соответствует стандартам RoHS, EU REACH и бесгалогенным требованиям (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), что гарантирует экологическую безопасность и долгосрочную надежность.
- Гибкость упаковки:Поставляется на катушке для автоматизированных процессов сборки.
1.2 Целевой рынок и области применения
Данный светодиод ориентирован на рынки бытовой электроники и подсветки дисплеев. Его основные области применения включают:
- Телевизоры (ТВ)
- Мониторы компьютеров
- Телефоны
- Общепериферийные устройства компьютеров и индикаторные лампы
2. Подробный анализ технических параметров
2.1 Предельные эксплуатационные параметры
В следующей таблице указаны предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рабочие условия.
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения |
|---|---|---|---|
| Постоянный прямой ток | IF | 25 | мА |
| Пиковый прямой ток (скважность 1/10 @ 1 кГц) | IFP | 60 | мА |
| Обратное напряжение | VR | 5 | V |
| Рассеиваемая мощность | Pd | 60 | мВт |
| Рабочая температура | Topr | -40 до +85 | °C |
| Температура хранения | Tstg | -40 до +100 | °C |
| Температура пайки | Tsol | 260 (в течение 5 сек) | °C |
2.2 Электрооптические характеристики (Ta=25°C)
Эти параметры определяют типичные характеристики светодиода при нормальных рабочих условиях при температуре окружающей среды 25°C.
| Параметр | Обозначение | Min. | Typ. | Max. | Единица измерения | Условие |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Сила света | Iv | 3200 | 5000 | ----- | мкд | IF=20мА |
| Угол обзора | 2θ1/2 | ----- | 10 | ----- | град | IF=20мА |
| Пиковая длина волны | λp | ----- | 632 | ----- | нм | IF=20мА |
| Доминирующая длина волны | λd | ----- | 624 | ----- | нм | IF=20мА |
| Ширина спектра излучения | Δλ | ----- | 20 | ----- | нм | IF=20мА |
| Прямое напряжение | VF | 1.7 | 2.0 | 2.4 | V | IF=20мА |
| Обратный ток | IR | ----- | ----- | 10 | мкА | VR=5В |
Примечания к измерениям:Прямое напряжение: погрешность ±0.1В; Сила света: погрешность ±10%; Доминирующая длина волны: погрешность ±1.0 нм.
2.3 Тепловые характеристики
Работа устройства зависит от температуры. Рабочий диапазон составляет от -40°C до +85°C. Для работы вблизи верхнего температурного предела, с целью сохранения характеристик и срока службы, необходимо обеспечить надлежащий теплоотвод или снижение рабочего тока.
3. Объяснение системы сортировки
Продукт классифицируется по ключевым параметрам производительности для обеспечения единообразия в проектировании. Система маркировки включает коды для:
- CAT:Градации силы света (Iv). Это позволяет выбирать светодиоды в определенном диапазоне яркости.
- HUE:Градации доминирующей длины волны (λd). Это обеспечивает цветовую однородность между несколькими устройствами.
- REF:Градации прямого напряжения (VF). Это помогает проектировать стабильные схемы управления, группируя светодиоды с аналогичным падением напряжения.
Эти коды сортировки обычно указываются на этикетке продукта вместе с номером детали (P/N), номером производства заказчика (CPN), количеством в упаковке (QTY) и номером партии (LOT No).
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 с типичной пиковой длиной волны (λp) 632 нм и доминирующей длиной волны (λd) 624 нм. Ширина спектра излучения (Δλ) обычно составляет 20 нм, определяя чистоту и конкретный оттенок ярко-красного цвета.
4.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)
Вольт-амперная характеристика нелинейна, что типично для диода. При стандартном рабочем токе 20 мА прямое напряжение (VF) обычно составляет 2.0 В, с диапазоном от 1.7 В до 2.4 В. Эта информация критически важна для проектирования схемы ограничения тока.
3.3 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока
Сила света увеличивается с ростом прямого тока. Однако работа выше рекомендуемого постоянного тока (25 мА) или без надлежащего управления температурой снизит эффективность и срок службы из-за повышения температуры перехода.
4.4 Кривые температурной зависимости
Относительная интенсивность в зависимости от температуры окружающей среды:Световой поток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Конструкторам необходимо учитывать это снижение в условиях высоких температур.
Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды:При питании от постоянного напряжения прямой ток может изменяться с температурой. Для стабильной работы во всем рабочем температурном диапазоне рекомендуется использовать драйвер постоянного тока.
4.5 Диаграмма направленности
Полярная диаграмма иллюстрирует типичный угол обзора 10 градусов, показывая, как интенсивность света концентрируется в узком луче.
5. Механическая информация и данные о корпусе
5.1 Чертеж габаритных размеров корпуса
Светодиод выполнен в стандартном ламповом корпусе. Ключевые размерные примечания включают:
- Все размеры указаны в миллиметрах (мм).
- Высота фланца должна быть менее 1.5 мм (0.059\").
- Стандартный допуск для неуказанных размеров составляет ±0.25 мм.
На чертеже указаны расстояние между выводами, диаметр корпуса, общая высота и рекомендуемое минимальное расстояние (3 мм) от эпоксидной линзы до точки изгиба или пайки выводов.
5.2 Определение полярности
Катод обычно обозначается плоской гранью на линзе светодиода или более коротким выводом. Всегда сверяйтесь с диаграммой корпуса для точного определения полярности, чтобы обеспечить правильную установку.
6. Рекомендации по пайке и монтажу
6.1 Формовка выводов
- Изгибайте выводы в точке не менее чем в 3 мм от основания эпоксидной линзы.
- Выполняйте формовку выводовдо soldering.
- пайки. Избегайте приложения механических напряжений к корпусу светодиода во время формовки.
- Обрезайте выводы при комнатной температуре.
- Убедитесь, что отверстия на печатной плате идеально совпадают с выводами светодиода, чтобы избежать монтажных напряжений.
6.2 Рекомендуемые условия пайки
| Метод | Параметр | Условие |
|---|---|---|
| Ручная пайка | Температура жала паяльника | Макс. 300°C (Макс. 30 Вт) |
| Время пайки | Макс. 3 секунды | |
| Расстояние от линзы | Мин. 3 мм | |
| Волновая пайка | Температура предварительного нагрева | Макс. 100°C (Макс. 60 сек) |
| Температура ванны и время | Макс. 260°C, Макс. 5 секунд | |
| Расстояние от линзы | Мин. 3 мм | |
| Охлаждение | Избегайте быстрого охлаждения от пиковой температуры. |
Критические замечания:
1. Избегайте механических нагрузок на выводы при высоких температурах.
2. Не выполняйте пайку (волновую или ручную) более одного раза.
3. Защищайте светодиод от механических ударов до его остывания до комнатной температуры после пайки.
4. Всегда используйте минимально эффективную температуру пайки.
6.3 Очистка
- При необходимости очищайте только изопропиловым спиртом при комнатной температуре в течение ≤1 минуты.
- Не используйте ультразвуковую очистку, если это не абсолютно необходимо и только после тщательных предварительных испытаний, так как она может повредить внутреннюю структуру.
6.4 Условия хранения
- Храните при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%.
- Срок годности после отгрузки составляет 3 месяца при соблюдении этих условий.
- Для более длительного хранения (до 1 года) используйте герметичный контейнер с азотной атмосферой и влагопоглотителем.
- Избегайте резких перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить конденсацию.
7. Упаковка и информация для заказа
7.1 Спецификация упаковки
- Антистатический пакет:Защищает светодиоды от электростатического разряда (ESD).
- Внутренняя коробка:Содержит несколько пакетов.
- Внешняя коробка:Содержит несколько внутренних коробок.
7.2 Количество в упаковке
- Минимум 200-500 штук в антистатическом пакете.
- 5 пакетов во внутренней коробке.
- 10 внутренних коробок во внешней коробке.
8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения
8.1 Типовые схемы включения
Всегда запитывайте светодиод от источника постоянного тока или источника напряжения с последовательным токоограничивающим резистором. Рассчитайте номинал резистора по формуле: R = (Vпитания- VF) / IF. Используйте максимальное значение VFиз спецификации (2.4 В) для наихудшего случая, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы. Например, при питании 5 В и целевом токе IF20 мА: R = (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Подойдет стандартный резистор на 130 Ом или 150 Ом.
8.2 Управление теплом
Это критически важный фактор проектирования. Рассеиваемая мощность (Pd) равна VF* IF. При типичных значениях 2.0 В и 20 мА это составляет 40 мВт. Хотя это ниже максимальных 60 мВт, работа при высокой температуре окружающей среды или в корпусах с плохой вентиляцией требует снижения рабочего тока, чтобы предотвратить превышение безопасного предела температуры перехода, что ускорит деградацию светового потока и сократит срок службы.
8.3 Оптическое проектирование
Узкий угол обзора 10 градусов делает этот светодиод идеальным для применений, требующих сфокусированного луча или направленного света, таких как индикаторные лампы, которые должны быть видны под определенным углом, или подсветка небольших сегментов.
9. Техническое сравнение и отличия
По сравнению со стандартными красными светодиодами, ключевыми отличиями данного устройства являются егоочень высокая сила света (3200-5000 мкд)иузкий угол обзора, достигнутые благодаря использованию технологии чипа AlGaInP и специальной конструкции линзы. Эта комбинация оптимизирована для применений, где важна высокая яркость в направленном луче, а не широкоугольное освещение. Его соответствие современным экологическим стандартам (RoHS, REACH, бесгалогенный) также делает его подходящим для глобальных рынков со строгими нормативными требованиями.
10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В1: В чем разница между пиковой длиной волны (λp) и доминирующей длиной волны (λd)?
О1: Пиковая длина волны - это длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность максимальна. Доминирующая длина волны - это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, соответствующая цвету светодиода. Для данного красного светодиода λp составляет 632 нм (физический пик), а λd - 624 нм (воспринимаемый цвет).
В2: Могу ли я питать этот светодиод током 25 мА непрерывно?
О2: Да, 25 мА - это абсолютный максимальный постоянный прямой ток. Однако для оптимального срока службы и надежности, особенно при более высоких температурах окружающей среды, рекомендуется работать при типичном испытательном условии 20 мА или ниже.
В3: Почему расстояние в 3 мм от эпоксидной линзы так важно для пайки и изгиба выводов?
О3: Это расстояние предотвращает передачу избыточного тепла от паяного соединения или механического напряжения от изгиба к чувствительному внутреннему кристаллу и проволочным соединениям внутри эпоксидной линзы, что может вызвать немедленный отказ или проблемы с долгосрочной надежностью.
В4: Как интерпретировать коды CAT, HUE и REF при заказе?
О4: Это коды сортировки. Вы указываете желаемые диапазоны для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF) в зависимости от потребностей вашего применения в однородности яркости, цветовой однородности и стабильности схемы. Для получения точных значений кодов и диапазонов обратитесь к подробному документу спецификации сортировки производителя.
11. Практический пример проектирования
Сценарий:Проектирование индикатора состояния для сетевого устройства, который должен быть четко виден в хорошо освещенной комнате с расстояния 3 метра, под углом обзора примерно 15 градусов от лицевой панели.
Выбор компонента:Данный светодиод является отличным кандидатом благодаря своей высокой интенсивности (≥3200 мкд), что обеспечивает видимость даже при ярком окружающем освещении. Угол обзора 10 градусов естественным образом создает яркое, сфокусированное пятно, которое попадет в требуемый конус обзора 15 градусов.
Проектирование схемы:Использование источника питания логики 3.3 В, распространенного в цифровых устройствах. Расчет последовательного резистора: R = (3.3В - 2.4Вмакс.) / 0.02А = 45 Ом. Используйте стандартный резистор 47 Ом. Рассеиваемая мощность в светодиоде: Pd≈ 2.0В * 0.02А = 40 мВт. Мощность на резисторе: PR= (0.02А)2* 47 Ом = 18.8 мВт. Оба значения находятся в безопасных пределах.
Соображения по компоновке:Разместите светодиод на печатной плате так, чтобы можно было соблюсти правило расстояния пайки 3 мм. Убедитесь, что другие высокие компоненты не затеняют узкий луч светодиода.
12. Введение в технический принцип
Данный светодиод основан на полупроводниковом чипе AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области чипа, высвобождая энергию в виде фотонов - процесс, называемый электролюминесценцией. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае красного. Прозрачная эпоксидная смола действует как линза, формируя световой поток в указанный угол обзора 10 градусов и защищая нежный полупроводниковый чип от окружающей среды.
13. Отраслевые тенденции и разработки
Тенденция в индикаторных и дисплейных светодиодах продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт) и увеличения надежности. Хотя данное устройство предлагает высокую интенсивность, будущие итерации в этой категории продуктов могут быть сосредоточены на достижении аналогичной яркости при более низких токах управления для повышения энергоэффективности. Также наблюдается постоянное стремление к более широкому и строгому соответствию экологическим нормам, выходящим за рамки RoHS и REACH, таким как декларации о конфликтных минералах и принципы циркулярной экономики. В автоматизированном производстве растет спрос на точную сортировку (более узкие диапазоны CAT, HUE, REF) для обеспечения стабильного качества конечного продукта без необходимости ручной калибровки или сортировки.
Терминология спецификаций LED
Полное объяснение технических терминов LED
Фотоэлектрическая производительность
| Термин | Единица/Обозначение | Простое объяснение | Почему важно |
|---|---|---|---|
| Световая отдача | лм/Вт (люмен на ватт) | Световой выход на ватт электроэнергии, выше означает более энергоэффективный. | Прямо определяет класс энергоэффективности и стоимость электроэнергии. |
| Световой поток | лм (люмен) | Общий свет, излучаемый источником, обычно называется "яркостью". | Определяет, достаточно ли свет яркий. |
| Угол обзора | ° (градусы), напр., 120° | Угол, где интенсивность света падает наполовину, определяет ширину луча. | Влияет на диапазон освещения и равномерность. |
| Цветовая температура | K (Кельвин), напр., 2700K/6500K | Теплота/холодность света, низкие значения желтоватые/теплые, высокие беловатые/холодные. | Определяет атмосферу освещения и подходящие сценарии. |
| Индекс цветопередачи | Безразмерный, 0–100 | Способность точно передавать цвета объектов, Ra≥80 хорошо. | Влияет на аутентичность цвета, используется в местах с высоким спросом, таких как торговые центры, музеи. |
| Допуск по цвету | Шаги эллипса МакАдама, напр., "5-шаговый" | Метрика постоянства цвета, меньшие шаги означают более постоянный цвет. | Обеспечивает равномерный цвет по всей партии светодиодов. |
| Доминирующая длина волны | нм (нанометры), напр., 620нм (красный) | Длина волны, соответствующая цвету цветных светодиодов. | Определяет оттенок красных, желтых, зеленых монохромных светодиодов. |
| Спектральное распределение | Кривая длина волны против интенсивности | Показывает распределение интенсивности по длинам волн. | Влияет на цветопередачу и качество цвета. |
Электрические параметры
| Термин | Обозначение | Простое объяснение | Соображения по проектированию |
|---|---|---|---|
| Прямое напряжение | Vf | Минимальное напряжение для включения светодиода, как "порог запуска". | Напряжение драйвера должно быть ≥Vf, напряжения складываются для последовательных светодиодов. |
| Прямой ток | If | Значение тока для нормальной работы светодиода. | Обычно постоянный ток, ток определяет яркость и срок службы. |
| Максимальный импульсный ток | Ifp | Пиковый ток, допустимый в течение коротких периодов, используется для диммирования или вспышек. | Ширина импульса и коэффициент заполнения должны строго контролироваться, чтобы избежать повреждения. |
| Обратное напряжение | Vr | Максимальное обратное напряжение, которое светодиод может выдержать, сверх может вызвать пробой. | Схема должна предотвращать обратное соединение или скачки напряжения. |
| Тепловое сопротивление | Rth (°C/W) | Сопротивление теплопередаче от чипа к припою, ниже лучше. | Высокое тепловое сопротивление требует более сильного рассеивания тепла. |
| Устойчивость к ЭСР | В (HBM), напр., 1000В | Способность выдерживать электростатический разряд, выше означает менее уязвимый. | В производстве необходимы антистатические меры, особенно для чувствительных светодиодов. |
Тепловой менеджмент и надежность
| Термин | Ключевой показатель | Простое объяснение | Влияние |
|---|---|---|---|
| Температура перехода | Tj (°C) | Фактическая рабочая температура внутри светодиодного чипа. | Каждое снижение на 10°C может удвоить срок службы; слишком высокая вызывает спад света, смещение цвета. |
| Спад светового потока | L70 / L80 (часов) | Время, за которое яркость падает до 70% или 80% от начальной. | Прямо определяет "срок службы" светодиода. |
| Поддержание светового потока | % (напр., 70%) | Процент яркости, сохраняемый после времени. | Указывает на сохранение яркости при долгосрочном использовании. |
| Смещение цвета | Δu′v′ или эллипс МакАдама | Степень изменения цвета во время использования. | Влияет на постоянство цвета в сценах освещения. |
| Термическое старение | Деградация материала | Ухудшение из-за длительной высокой температуры. | Может вызвать падение яркости, изменение цвета или отказ разомкнутой цепи. |
Упаковка и материалы
| Термин | Распространенные типы | Простое объяснение | Особенности и применение |
|---|---|---|---|
| Тип корпуса | EMC, PPA, Керамика | Материал корпуса, защищающий чип, обеспечивающий оптический/тепловой интерфейс. | EMC: хорошая термостойкость, низкая стоимость; Керамика: лучшее рассеивание тепла, более длительный срок службы. |
| Структура чипа | Фронтальный, Flip Chip | Расположение электродов чипа. | Flip chip: лучшее рассеивание тепла, более высокая эффективность, для высокой мощности. |
| Фосфорное покрытие | YAG, Силикат, Нитрид | Покрывает синий чип, преобразует часть в желтый/красный, смешивает в белый. | Различные фосфоры влияют на эффективность, CCT и CRI. |
| Линза/Оптика | Плоская, Микролинза, TIR | Оптическая структура на поверхности, контролирующая распределение света. | Определяет угол обзора и кривую распределения света. |
Контроль качества и сортировка
| Термин | Содержимое бинов | Простое объяснение | Цель |
|---|---|---|---|
| Бин светового потока | Код, напр. 2G, 2H | Сгруппировано по яркости, каждая группа имеет минимальные/максимальные значения люменов. | Обеспечивает равномерную яркость в той же партии. |
| Бин напряжения | Код, напр. 6W, 6X | Сгруппировано по диапазону прямого напряжения. | Облегчает согласование драйвера, улучшает эффективность системы. |
| Бин цвета | 5-шаговый эллипс МакАдама | Сгруппировано по цветовым координатам, обеспечивая узкий диапазон. | Гарантирует постоянство цвета, избегает неравномерного цвета внутри устройства. |
| Бин CCT | 2700K, 3000K и т.д. | Сгруппировано по CCT, каждый имеет соответствующий диапазон координат. | Удовлетворяет различным требованиям CCT сцены. |
Тестирование и сертификация
| Термин | Стандарт/Тест | Простое объяснение | Значение |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Тест поддержания светового потока | Долгосрочное освещение при постоянной температуре, запись спада яркости. | Используется для оценки срока службы светодиода (с TM-21). |
| TM-21 | Стандарт оценки срока службы | Оценивает срок службы в реальных условиях на основе данных LM-80. | Обеспечивает научный прогноз срока службы. |
| IESNA | Общество инженеров по освещению | Охватывает оптические, электрические, тепловые методы испытаний. | Признанная отраслью основа для испытаний. |
| RoHS / REACH | Экологическая сертификация | Гарантирует отсутствие вредных веществ (свинец, ртуть). | Требование доступа на рынок на международном уровне. |
| ENERGY STAR / DLC | Сертификация энергоэффективности | Сертификация энергоэффективности и производительности для освещения. | Используется в государственных закупках, программах субсидий, повышает конкурентоспособность. |