Техническая спецификация LTPL-C035RH730 - ИК-светодиод высокой мощности - Корпус 3.5x3.5мм - 2.0В (тип.) - 1.96Вт (макс.) - Пиковая длина волны 730нм

1. Обзор продукта

LTPL-C035RH730 — это мощный, энергоэффективный инфракрасный светоизлучающий диод (светодиод), разработанный для применений в твердотельном освещении. Это устройство представляет собой передовую технологию источника света, сочетающую в себе долгий срок службы и надежность, присущие светодиодам, со значительной излучаемой мощностью. Он спроектирован для обеспечения гибкости проектирования и производительности, подходящих для замены традиционных инфракрасных технологий освещения в различных областях применения.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Светодиод включает несколько особенностей, повышающих его удобство использования и производительность в электронных схемах:

• Совместимость с интегральными схемами:Устройство предназначено для прямой совместимости со стандартными уровнями управления и логикой интегральных схем, что упрощает проектирование интерфейса.
• Соответствие экологическим нормам:Компонент соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ) и производится по бессвинцовой технологии.
• Эффективность работы:Светодиод обеспечивает более низкие эксплуатационные расходы по сравнению с традиционными инфракрасными источниками благодаря более высокому коэффициенту преобразования электрической энергии в оптическую.
• Снижение затрат на обслуживание:Увеличенный срок службы и надежная твердотельная конструкция способствуют значительному снижению затрат на обслуживание и простоев в течение жизненного цикла продукта.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен детальный объективный анализ ключевых технических параметров светодиода, определенных в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется непрерывная работа на этих пределах или вблизи них, так как это может повлиять на надежность.

• Постоянный прямой ток (If):700 мА (максимум)
• Потребляемая мощность (Po):1.96 Вт (максимум)
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -55°C до +100°C
• Температура перехода (Tj):110°C (максимум)

Важное примечание:Длительная работа светодиода в условиях обратного смещения может привести к повреждению или отказу компонента. Правильная схема должна включать защиту от обратного напряжения.

2.2 Электрооптические характеристики

Измеренные при типичном токе накачки 350мА и температуре окружающей среды 25°C, эти параметры определяют основную производительность светодиода.

• Прямое напряжение (Vf):
  • Минимум: 1.6 В
  • Типичное: 2.0 В
  • Максимум: 2.4 В
• Излучаемый поток (Φe):Это полная выходная оптическая мощность, измеряемая в милливаттах (мВт) с помощью интегрирующей сферы.
  • Минимум: 230 мВт
  • Типичное: 250 мВт
  • Максимум: 310 мВт
• Пиковая длина волны (Wp):Длина волны, на которой спектральная излучательная интенсивность максимальна.
  • Минимум: 720 нм
  • Максимум: 740 нм
  • Номер детали '730' указывает на номинальную пиковую длину волны 730нм.
• Угол обзора (2θ1/2):Полный угол, при котором излучательная интенсивность составляет половину максимальной интенсивности (обычно измеряется от оптической оси).
  • Типичный: 130°

3. Система сортировки и классификации

Светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам производительности для обеспечения однородности в партии. Код сортировки указан на каждой упаковочной ленте.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

Светодиоды классифицируются на четыре группы по напряжению (V0-V3) с допуском ±0.1В при 350мА.

• V0:1.6В – 1.8В
• V1:1.8В – 2.0В
• V2:2.0В – 2.2В
• V3:2.2В – 2.4В

3.2 Сортировка по излучаемому потоку (Φe)

Светодиоды сортируются на четыре группы по излучаемому потоку (R0-R3) с допуском ±10% при 350мА.

• R0:230 мВт – 250 мВт
• R1:250 мВт – 270 мВт
• R2:270 мВт – 290 мВт
• R3:290 мВт – 310 мВт

3.3 Сортировка по пиковой длине волны (Wp)

Светодиоды классифицируются на четыре группы по длине волны (P7E-P7H) с допуском ±3нм при 350мА.

• P7E:720 нм – 725 нм
• P7F:725 нм – 730 нм
• P7G:730 нм – 735 нм
• P7H:735 нм – 740 нм

Запросы на специальные или ограниченные группы требуют прямого согласования.

4. Анализ характеристических кривых

Следующие типичные кривые, измеренные при 25°C, если не указано иное, дают представление о поведении светодиода в различных условиях.

4.1 Относительный излучаемый поток в зависимости от прямого тока

Этот график показывает, как оптическая мощность (излучаемый поток) увеличивается с ростом прямого тока. Зависимость обычно нелинейна, а эффективность (поток на единицу тока) часто снижается при очень высоких токах из-за усиления тепловых эффектов и внутренних потерь. Конструкторы используют это для выбора оптимальной рабочей точки, балансирующей выходную мощность и эффективность.

4.2 Относительное спектральное распределение

Этот график иллюстрирует интенсивность излучения на разных длинах волн, с центром вокруг пиковой длины волны (730нм). Он показывает спектральную ширину или полосу излучения. Более узкий спектр характерен для монохроматических светодиодов, таких как данный инфракрасный прибор.

4.3 Диаграмма направленности (характеристики излучения)

Эта полярная диаграмма изображает пространственное распределение интенсивности света вокруг светодиода, определяя его угол обзора 130°. Диаграмма влияет на распределение света в приложении, например, для равномерного освещения или направленного детектирования.

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

Эта фундаментальная кривая показывает зависимость между напряжением, приложенным к светодиоду, и результирующим током. Она демонстрирует экспоненциальную характеристику диода. Типичное прямое напряжение (Vf) указывается для заданного тока (350мА). Кривая необходима для проектирования схемы ограничения тока.

4.5 Относительный излучаемый поток в зависимости от температуры перехода

Этот критически важный график показывает, как оптическая мощность уменьшается с ростом температуры перехода (Tj) светодиода. Это тепловое снижение мощности является ключевой характеристикой всех светодиодов. Эффективный тепловой менеджмент (отвод тепла) крайне важен для поддержания стабильной долгосрочной светоотдачи и предотвращения ускоренной деградации.

5. Механические данные и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Светодиод выполнен в компактном корпусе для поверхностного монтажа. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (мм).
• Общий допуск на размеры составляет ±0.2мм.
• Высота линзы и длина/ширина керамической подложки имеют более жесткий допуск ±0.1мм.
• Тепловая площадка на нижней стороне устройства электрически изолирована (нейтральна) от анодной и катодной контактных площадок. Это позволяет подключать ее непосредственно к заземляющему полигону на печатной плате для отвода тепла без создания электрического короткого замыкания.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль пайки оплавлением. Критические параметры включают:

• Пиковая температура:Указана (см. кривую профиля). Все температуры относятся к верхней стороне корпуса.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Определяется профилем.
• Скорости нагрева/охлаждения:Указаны контролируемые скорости нагрева и охлаждения. Быстрое охлаждение не рекомендуется.

Важные примечания:Профиль может потребовать корректировки в зависимости от характеристик конкретного припоя. Всегда желательна минимально возможная температура пайки, обеспечивающая надежное соединение, чтобы минимизировать термические нагрузки на светодиод. Гарантия на устройство не распространяется при сборке методом волновой пайки.

6.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предложен рисунок контактных площадок для печатной платы, обеспечивающий правильную пайку и механическую стабильность.

• Методы пайки:Можно использовать пайку оплавлением или ручную пайку.
• Ручная пайка:Максимум 300°C не более 2 секунд, однократно.
• Предел по оплавлению:Светодиод не должен подвергаться пайке оплавлением более трех раз.

6.3 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA). Неуказанные химические очистители могут повредить материал корпуса светодиода и оптические компоненты.

7. Надежность и испытания

Комплексный план испытаний на надежность подтверждает устойчивость светодиода к различным эксплуатационным и экологическим нагрузкам. Во всех перечисленных испытаниях из 10 образцов не было зафиксировано ни одного отказа.

7.1 Сводка испытаний на надежность

• Работа при низкой/высокой температуре (LTOL/HTOL):Испытания при -10°C, 25°C и 85°C в течение 1000 часов.
• Работа во влажных условиях при высокой температуре (WHTOL):60°C/90% относительной влажности в течение 500 часов.
• Термоудар (TMSK):100 циклов между -40°C и 125°C.
• Хранение при высокой температуре:1000 часов при 100°C.
• Паяемость и стойкость к оплавлению:Испытания на термостойкость при пайке (260°C в течение 10с) и смачиваемость припоем.

7.2 Критерии отказа

После испытаний устройства оцениваются по строгим пределам:

• Прямое напряжение (Vf):Должно оставаться в пределах ±10% от начального типичного значения.
• Излучаемый поток (Φe):Должно оставаться в пределах ±15% от начального типичного значения.

8. Упаковка и обращение

8.1 Спецификация ленты и катушки

Светодиоды поставляются в эмбоссированной несущей ленте на катушках для автоматизированной сборки.

• Пустые ячейки в ленте запечатаны покровной лентой.
• Стандартная 7-дюймовая (178мм) катушка вмещает максимум 500 штук.
• Согласно спецификации, допускается максимум два последовательно отсутствующих компонента (пустые ячейки).
• Упаковка соответствует стандарту EIA-481-1-B.

9. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

9.1 Метод управления

Критическое правило проектирования:Светодиод — это прибор, управляемый током. Его световой выход в первую очередь является функцией прямого тока (If), а не напряжения. Для обеспечения равномерности интенсивности при параллельном подключении нескольких светодиодов в приложении каждый светодиод или параллельная цепочка должны управляться собственным механизмом ограничения тока (например, резистором или, предпочтительно, драйвером постоянного тока). Опора исключительно на естественное совпадение Vf светодиодов при параллельном включении может привести к значительному дисбалансу токов и неравномерной яркости из-за крутой ВАХ и производственных разбросов.

9.2 Тепловой менеджмент

Как показано на графике зависимости излучаемого потока от температуры перехода, производительность сильно зависит от температуры. Для надежной долгосрочной работы при высоких токах накачки (например, около 350мА или выше) эффективный отвод тепла обязателен. Это включает:

• Использование предназначенной тепловой площадки для отвода тепла от кристалла светодиода.
• Проектирование печатной платы с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и медных полигонов, соединенных с тепловой площадкой.
• Учет общей циркуляции воздуха в системе и температуры окружающей среды.

9.3 Типичные сценарии применения

Благодаря пиковой длине волны 730нм в ближнем инфракрасном (БИК) диапазоне, этот светодиод подходит для применений, включая, но не ограничиваясь:

• Машинное зрение и инспекция:Освещение для камер, чувствительных к ИК-излучению, в промышленной автоматизации.
• Безопасность и видеонаблюдение:Скрытая подсветка для систем ночного видения CCTV.
• Биометрические датчики:Используется в устройствах, таких как мониторы сердечного ритма или датчики приближения.
• Оптические переключатели и энкодеры:В качестве источника света в прерывательных или отражательных датчиках.
• Общее ИК-освещение:Для научных, сельскохозяйственных или специальных нужд освещения.

10. Техническое сравнение и позиционирование

Данный светодиод выделяется благодаря сочетанию параметров:

• Высокий излучаемый поток:Выходная мощность до 310мВт при 350мА относит его к категории светодиодов средней и высокой мощности, подходящих для применений, требующих значительной ИК-подсветки.
• Широкий угол обзора:Угол обзора 130° обеспечивает широкое рассеянное освещение, идеальное для покрытия больших площадей или применений, где точное выравнивание источника и детектора не критично.
• Надежный корпус и долговечность:Керамический корпус и комплексные испытания на надежность указывают на пригодность для промышленных и требовательных условий эксплуатации.
• Специфическая длина волны:Длина волны 730нм является распространенным выбором для кремниевых фотодетекторов, которые имеют хорошую чувствительность в этом диапазоне, что делает ее практичным выбором на системном уровне.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

11.1 В чем разница между Излучаемым потоком и Световым потоком?

Излучаемый поток (Φe, измеряется в Ваттах) — это полная оптическая мощность, излучаемая на всех длинах волн. Световой поток (измеряется в Люменах) взвешивает эту мощность по чувствительности человеческого глаза. Поскольку это инфракрасный светодиод, невидимый для человека, его производительность корректно указывается в Излучаемом потоке (мВт).

11.2 Могу ли я непрерывно питать этот светодиод максимальным током 700мА?

Предельный параметр 700мА является пределом нагрузки. Непрерывная работа при таком токе, вероятно, приведет к превышению максимально допустимой температуры перехода 110°C, если не обеспечено исключительное охлаждение, что вызовет быструю деградацию. Типичным рабочим условием является 350мА. Любая конструкция, близкая к предельному параметру, требует тщательного теплового анализа и отвода тепла.

11.3 Как интерпретировать коды сортировки при заказе?

Для обеспечения однородности производительности в партии укажите требуемые группы для Vf, Φe и Wp. Например, запрос V1 (1.8-2.0В), R2 (270-290мВт) и P7G (730-735нм) гарантирует, что все светодиоды в вашем заказе будут иметь тесно сгруппированные электрические и оптические характеристики. Если группа не указана, вы получите светодиоды из стандартного производственного распределения по всем группам.

12. Принципы работы и технологические тренды

12.1 Основной принцип работы

Инфракрасный светодиод представляет собой полупроводниковый p-n переход. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в область перехода, где они рекомбинируют. В данной конкретной материальной системе светодиода значительная часть этой энергии рекомбинации высвобождается в виде фотонов (света) в инфракрасном спектре, с пиковой длиной волны, определяемой шириной запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов (обычно на основе арсенида алюминия-галлия - AlGaAs).

12.2 Отраслевые тренды

Тренд твердотельного освещения продолжает развиваться, и ИК-светодиоды демонстрируют улучшения в:

• Стендовой эффективности (WPE):Отношение излучаемого потока к потребляемой электрической мощности, что ведет к снижению энергопотребления при той же оптической мощности.
• Плотности мощности:Разработка корпусов, способных выдерживать более высокие токи накачки и рассеивать больше тепла, что позволяет создавать более компактные и яркие источники.
• Спектральном контроле:Более жесткие допуски по длине волны и разработка светодиодов на конкретных длинах волн для применений, таких как газовый анализ или оптическая связь.
• Интеграции:Объединение нескольких светодиодных кристаллов, драйверов и оптики в модульные или интеллектуальные осветительные системы.