Техническая спецификация белого светодиода T-1 3мм - Корпус 3.0x5.0мм - Типовое напряжение 3.2В - Ток 20мА - Сила света 14.25-28.5к мкд

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации высокоинтенсивного белого светоизлучающего диода (СИД), заключенного в популярный круглый корпус T-1 (3мм). Устройство спроектировано для обеспечения превосходной световой отдачи, что делает его подходящим для применений, требующих ярких, четких индикаторов или подсветки.

Основная технология использует полупроводниковый чип InGaN (нитрид индия-галлия), излучающий синий свет. Это синее излучение преобразуется в широкоспектральный белый свет с помощью люминофорного покрытия, нанесенного внутри отражателя светодиода. Полученный белый свет характеризуется определенными координатами цветности в соответствии со стандартом цветового пространства CIE 1931.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данной серии светодиодов включают высокую световую мощность в компактном, стандартном для отрасли форм-факторе. Устройство спроектировано для надежности и соответствия современным экологическим и стандартам безопасности.

• Высокая световая отдача:Обеспечивает высокую яркость для своего размера.
• Стандартный корпус:Круглый корпус T-1 гарантирует совместимость с существующими посадочными местами на печатных платах и панельными гнездами.
• Соответствие нормативам:Продукт соответствует директивам RoHS (Ограничение использования опасных веществ), регламенту ЕС REACH и классифицируется как не содержащий галогенов, соответствуя установленным пределам по содержанию брома (Br) и хлора (Cl).
• Защита от ЭСР:Обладает устойчивостью к электростатическому разряду (ЭСР) до 4 кВ, что повышает надежность при обращении.

Целевые области применения разнообразны и сосредоточены на тех, где критически важна четкая, яркая сигнализация. Ключевые рынки включают подсветку информационных панелей и дисплеев, индикаторы состояния или оптические индикаторы в потребительской и промышленной электронике, а также различные применения в качестве маркерных огней.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание предельных и рабочих характеристик устройства имеет решающее значение для надежной разработки схемы и долгосрочной производительности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или вблизи них не гарантируется, и ее следует избегать для обеспечения надежной работы.

• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА (при скважности 1/10 и частоте 1 кГц)
• Обратное напряжение (V_R):5 В
• Рассеиваемая мощность (P_d):100 мВт
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +100°C
• Температура пайки (T_sol):260°C максимум в течение 5 секунд (волновая или конвекционная пайка).

2.2 Электрооптические характеристики (Ta=25°C)

Эти параметры измеряются в стандартных условиях испытаний и представляют типичные характеристики устройства при прямом токе (I_F) 20 мА.

• Прямое напряжение (V_F):2.8 В (мин.), 3.2 В (тип.), 3.6 В (макс.). Типичное падение напряжения на светодиоде составляет 3.2В.
• Сила света (I_V):14 250 мкд (мин.), 28 500 мкд (макс.). Фактическая сила света сортируется (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):15 градусов (тип.). Этот узкий угол обзора концентрирует световой поток, способствуя высокой осевой силе света.
• Координаты цветности:x=0.29, y=0.30 (тип.), согласно цветовому пространству CIE 1931. Это определяет конкретную белую точку излучаемого света.
• Обратный ток (I_R):50 мкА (макс.) при V_R=5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для управления производственными вариациями и обеспечения точного выбора светодиоды классифицируются по группам (бинам) для ключевых параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды сортируются на основе измеренной силы света при 20 мА. Это позволяет разработчикам выбрать подходящий для их применения класс яркости.

• Бин W:от 14 250 до 18 000 мкд
• Бин X:от 18 000 до 22 500 мкд
• Бин Y:от 22 500 до 28 500 мкд

Общий допуск по силе света составляет ±10%.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения, что важно для проектирования источника питания и обеспечения стабильного тока в параллельных конфигурациях.

• Бин 0: V_F= от 2.8В до 3.0В
• Бин 1: V_F= от 3.0В до 3.2В
• Бин 2: V_F= от 3.2В до 3.4В
• Бин 3: V_F= от 3.4В до 3.6В

Погрешность измерения прямого напряжения составляет ±0.1В.

4. Анализ характеристических кривых

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

4.1 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что световой выход (относительная интенсивность) увеличивается с ростом прямого тока, но зависимость не является идеально линейной, особенно при более высоких токах. Работа светодиода выше рекомендуемого постоянного тока (30мА) может привести к снижению эффективности и ускоренному старению.

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

ВАХ демонстрирует экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Напряжение "колена", при котором ток начинает значительно возрастать, для этого белого светодиода составляет около 2.8В до 3.0В. Для стабильного светового выхода критически важно использование стабилизации тока, а не напряжения.

4.3 Относительная интенсивность в зависимости от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода зависит от температуры. Эта кривая обычно показывает снижение силы света с ростом температуры окружающей среды (T_a). Для поддержания яркости, особенно при работе вблизи максимального температурного предела, необходимо эффективное тепловое управление в приложении.

4.4 Координаты цветности в зависимости от прямого тока

Этот график показывает, как цвет белого света (его координаты цветности) может незначительно смещаться при изменении тока накачки. Для критичных к цвету применений обязателен драйвер постоянного тока для поддержания стабильной белой точки.

4.5 Спектральное распределение

График относительной интенсивности в зависимости от длины волны показывает спектр излучения. Белый светодиод, использующий систему "синий чип + люминофор", будет показывать сильный синий пик (от чипа InGaN) и более широкую полосу излучения в желтой/красной области (от люминофора). Совокупный спектр определяет индекс цветопередачи (CRI) и коррелированную цветовую температуру (CCT), хотя конкретная CCT в данной спецификации не указана.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном выводном радиальном корпусе T-1 (3мм). Ключевые размеры включают:

• Общий диаметр: приблизительно 5.0 мм (макс.).
• Расстояние между выводами: 2.54 мм (стандартный шаг 0.1 дюйма, измеряется в месте выхода выводов из корпуса).
• Общая высота: варьируется, включает эпоксидную линзу и выводы. Выступ смолы под фланцем составляет максимум 1.5 мм.
• Диаметр выводного провода: стандартный для установки компонентов.

Все размерные допуски составляют ±0.25 мм, если не указано иное. Разработчики должны обращаться к подробному механическому чертежу для точного размещения отверстий на печатной плате и определения запретных зон.

5.2 Определение полярности

Для выводных радиальных светодиодов полярность обычно указывается двумя признаками: более длинный вывод является анодом (плюс), и часто на ободке пластиковой линзы рядом с катодным (минусовым) выводом имеется плоская площадка или выемка. Во время сборки необходимо соблюдать правильную полярность, чтобы предотвратить повреждение от обратного смещения.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и пайка критически важны для предотвращения механического или термического повреждения светодиода.

6.1 Формовка выводов

• Изгиб должен выполняться в точке не менее чем в 3 мм от основания эпоксидной линзы.
• Формовку выводов всегда следует выполнятьдопроцесса пайки.
• Избегайте приложения усилий к корпусу светодиода во время изгиба.
• Обрезайте выводы при комнатной температуре; использование горячих кусачек может вызвать отказ.
• Отверстия на печатной плате должны идеально совпадать с выводами светодиода, чтобы избежать монтажных напряжений.

6.2 Условия хранения

• Рекомендуемые условия хранения: ≤ 30°C и ≤ 70% относительной влажности (RH).
• Срок годности в оригинальной транспортной упаковке: 3 месяца.
• Для более длительного хранения (до 1 года) поместите в герметичный контейнер с азотной атмосферой и осушителем.
• Избегайте резких перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить конденсацию.

6.3 Процесс пайки

Минимальное расстояние от паяного соединения до эпоксидной колбы должно составлять 3 мм.

Ручная пайка:

• Температура жала паяльника: макс. 300°C (для паяльника мощностью до 30 Вт).
• Время пайки на один вывод: макс. 3 секунды.

Волновая или погружная пайка:

• Температура предварительного нагрева: макс. 100°C (макс. 60 секунд).
• Температура ванны с припоем: макс. 260°C.
• Время контакта в ванне: макс. 5 секунд.

Критические замечания:

• Избегайте нагрузок на выводы, пока светодиод горячий после пайки.
• Не подвергайте светодиод более чем одному циклу пайки (погружная/ручная).
• Защищайте эпоксидную линзу от брызг флюса и чистящих растворителей.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы для предотвращения повреждения электростатическим разрядом (ЭСР) и влагой во время транспортировки и хранения.

• Первичная упаковка:Антистатические пакеты.
• Количество в пакете:от 200 до 500 штук.
• Вторичная упаковка:5 пакетов помещаются в одну внутреннюю коробку.
• Третичная упаковка:10 внутренних коробок упаковываются в одну внешнюю (мастер) коробку.

7.2 Объяснение маркировки

Маркировка на пакетах и коробках содержит следующую информацию для прослеживаемости и идентификации:

• P/N:Номер детали (специфический код продукта).
• CAT:Категорийный код, указывающий комбинированный бин для силы света и прямого напряжения (например, код, представляющий бин Y для интенсивности и бин 1 для напряжения).
• HUE:Цветовой ранг или бин цветности.
• LOT No:Номер производственной партии для отслеживания качества.
• QTY:Количество штук в упаковке.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типичные сценарии применения

• Информационные панели и подсветка:Его высокая интенсивность и узкий угол обзора делают его идеальным для подсветки сегментных или точечно-матричных дисплеев, где требуются яркие, легко читаемые символы.
• Оптические индикаторы:Идеально подходит для индикаторов состояния, индикаторов включения питания или сигнальных ламп в оборудовании, где требуется высокая видимость, даже при окружающем освещении.
• Маркерные огни:Подходит для позиционных индикаторов, знаков выхода или архитектурной акцентной подсветки низкого уровня.

8.2 Рекомендации по проектированию схемы

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз бина или спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы, если V_Fокажется ниже.
• Параллельное соединение:Избегайте прямого параллельного соединения светодиодов без индивидуальных токоограничивающих элементов. Разброс V_Fможет вызвать "перетягивание" тока, когда один светодиод потребляет большую часть тока и преждевременно выходит из строя.
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 100 мВт), обеспечьте адекватную вентиляцию и избегайте размещения светодиода рядом с другими источниками тепла на печатной плате. Высокая температура перехода снижает световой выход и срок службы.
• Защита от обратного напряжения:Максимальное обратное напряжение составляет всего 5В. В приложениях с переменным током или биполярными сигналами, или там, где возможна обратная полярность подключения, включите защитный диод параллельно светодиоду (катод к аноду, анод к катоду) для ограничения обратного напряжения.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с обычными белыми светодиодами 3мм, данное устройство предлагает явные преимущества:

• Бины с более высокой интенсивностью:С максимальной интенсивностью 28 500 мкд он обеспечивает значительно более высокую яркость по сравнению со стандартными светодиодами 3мм, которые обычно имеют диапазон от 2 000 до 10 000 мкд.
• Узкий угол обзора (15°):Концентрирует световой поток в более узкий луч, что приводит к более высокой осевой (на оси) интенсивности по сравнению со светодиодами с более широкими углами обзора (например, 30° или 60°). Это ключевое отличие для направленных осветительных применений.
• Интегрированный стабилитрон (опциональные/защищенные версии):Упоминание обратного напряжения стабилитрона (V_z) и тока (I_z) в параметрах предполагает, что некоторые варианты могут включать в себя интегрированный стабилитрон для защиты от обратного напряжения, что не является обычным для базовых корпусов светодиодов.
• Всестороннее соответствие:Явное соответствие стандартам "Без галогенов", REACH и RoHS является критическим фактором для разработчиков, ориентированных на регулируемые рынки, такие как Европа, и для компаний со строгой экологической политикой.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Какой ток накачки мне следует использовать?

О1: Стандартное условие испытаний и рекомендуемая рабочая точка - 20 мА. Вы можете накачивать его до абсолютного максимального параметра в 30 мА непрерывно, но это увеличит рассеиваемую мощность, вызовет больше тепла и может сократить срок службы. Для оптимального баланса яркости, эффективности и долговечности рекомендуется 20 мА.

В2: Как интерпретировать сортировку по силе света?

О2: Код бина (W, X, Y) на этикетке упаковки сообщает вам гарантированные минимальную и максимальную интенсивность для этой партии светодиодов. Например, светодиоды бина Y будут самыми яркими в этой серии. Указывайте требуемый бин при заказе для обеспечения единообразия яркости в вашем производстве.

В3: Можно ли использовать этот светодиод для наружных применений?

О3: Диапазон рабочих температур (от -40°C до +85°C) поддерживает многие наружные условия. Однако материал эпоксидной линзы может быть подвержен УФ-деградации и пожелтению при длительном прямом воздействии солнечного света, что снизит световой выход и изменит цвет. Для суровых наружных условий более подходят светодиоды с УФ-стойкими силиконовыми линзами.

В4: Почему угол обзора такой узкий?

О4: Узкий угол обзора 15° является конструктивной особенностью для достижения очень высокой осевой силы света (измеряется в милликанделах). Свет фокусируется в более узкий луч. Если вам нужно более широкое освещение площади, следует выбрать светодиод с более широким углом обзора (например, 60°), хотя его осевая интенсивность будет ниже.

11. Принципы работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводнике. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее ширину запрещенной зоны диода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области InGaN, высвобождая энергию в виде фотонов. Специфический состав сплава InGaN приводит к излучению синего света с длиной волны около 450-470 нм.

Этот синий свет излучается не напрямую. Вместо этого он попадает на слой люминофорного материала (обычно алюмоиттриевый гранат, легированный церием, или YAG:Ce), нанесенный внутри отражателя. Люминофор поглощает высокоэнергетические синие фотоны и переизлучает фотоны с более низкой энергией в широком спектре в желтой и красной областях. Человеческий глаз воспринимает смесь оставшегося синего света и преобразованного желтого/красного света как белый. Точный "оттенок" белого (холодный, нейтральный, теплый) определяется соотношением синего и желтого/красного света, которое контролируется составом и толщиной люминофора.

12. Технологические тренды

Описанная технология представляет собой зрелый и широко применяемый подход к генерации белого света от светодиодов. Метод "синий чип + люминофор" является экономически эффективным и позволяет хорошо контролировать цветовую температуру. Текущие тенденции в отрасли включают:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в конструкции чипов InGaN, эффективности люминофоров и архитектуре корпусов продолжают повышать световую отдачу, снижая энергопотребление при том же световом потоке.
• Улучшение качества цвета:Разработка многокомпонентных люминофорных смесей (добавление красных люминофоров) для повышения индекса цветопередачи (CRI), обеспечивающих более естественное и точное воспроизведение цвета под светодиодным светом.
• Миниатюризация и высокоплотная упаковка:Хотя это выводной компонент, общий рыночный тренд направлен в сторону более мелких корпусов для поверхностного монтажа (SMD) (например, 2835, 2016, 1515) для автоматизированной сборки и более плотных осветительных массивов.
• Специализированные спектры:Светодиоды разрабатываются со специфическими спектральными характеристиками для применений, выходящих за рамки общего освещения, таких как фитолампы (оптимизированные для роста растений) или человеко-ориентированное освещение (регулируемый белый свет для имитации естественных суточных циклов).