Светодиоды малого тока LTL1CHJxDNN серии - Выводной монтаж - Угол обзора 60/45 градусов - Рабочий ток 2мА - Напряжение 1.8-2.4В - Мощность 75мВт - Красный/Янтарный/Желтый/Зеленый - Техническая спецификация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описана серия окрашенных, рассеивающих светодиодных ламп, специально разработанных для работы при низких уровнях постоянного тока (DC). Основная цель конструкции — обеспечить стабильную и надежную визуальную индикацию в схемах, где потребляемая мощность является критическим ограничением. Эти компоненты характеризуются совместимостью с распространенными семействами логических микросхем и выбором типов корпусов и цветов для удовлетворения разнообразных требований применения.

Ключевое преимущество данного семейства продуктов заключается в его оптимизации для работы при низком токе, обычно 2мА. Это гарантирует, что светодиоды могут управляться непосредственно с выходных каскадов логических схем TTL или CMOS без необходимости в дополнительных компонентах для усиления тока, упрощая схему и сокращая количество компонентов. Рассеивающая линза обеспечивает широкий, равномерный угол обзора, делая излучаемый свет легко видимым с различных ракурсов, что важно для индикаторов состояния.

Целевые рынки для этих светодиодов обширны и охватывают любые электронные системы, требующие низкопотребляющей индикации состояния. Это включает, но не ограничивается, портативными устройствами с батарейным питанием, телекоммуникационным оборудованием, компьютерной периферией, такой как клавиатуры, и универсальными низкопотребляющими схемами постоянного тока, где эффективность и долговечность имеют первостепенное значение.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Предельные эксплуатационные характеристики определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для всех цветовых вариантов в этой серии максимальная рассеиваемая мощность составляет 75мВт при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Максимальный постоянный прямой ток составляет 30мА. Коэффициент снижения мощности 0.4 мА/°C применяется линейно, начиная с 70°C, что означает, что допустимый постоянный ток уменьшается при повышении температуры выше этой точки для предотвращения тепловой перегрузки.

Пиковый прямой ток для импульсного режима работы с коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 0.1мс выше: 90мА для светодиодов красного спектра (Гипер Красный, Супер Красный, Красный) и 60мА для светодиодов желтого/оранжевого/зеленого спектра. Максимальное обратное напряжение составляет 5В при токе утечки 100мкА. Диапазон рабочих температур и температур хранения указан от -40°C до +100°C, что свидетельствует о надежной работе в широком диапазоне условий окружающей среды. Температура пайки выводов составляет 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1.6мм от корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Характеристики подробно описаны для трех основных серий, различающихся силой света и углом обзора: LTL1CHJxDNN (серия F), LTL2F7JxDNN (серия H) и LTL2R3JxDNN (серия H с более высокой интенсивностью). Все испытания проводятся при T_A=25°C и I_F=2мА.

Сила света (I_v):Это основная мера воспринимаемой яркости. Для серий F и стандартной H (LTL1CHJx/LTL2F7Jx) типичная сила света варьируется от 5.0 до 7.2 мкд в зависимости от цвета. Серия LTL2R3Jx предлагает более высокую типичную интенсивность, от 7.2 до 10.6 мкд. Все компоненты имеют минимальную интенсивность 3.0 или 3.8 мкд, что гарантирует базовый уровень яркости.

Угол обзора (2θ_1/2):Серии LTL1CHJx и LTL2F7Jx имеют широкий угол обзора 60 градусов (где интенсивность составляет половину осевого значения). Серия LTL2R3Jx имеет более узкий угол обзора 45 градусов, что, как правило, коррелирует с более высокой осевой интенсивностью при заданном токе накачки, что наблюдается в данных.

Параметры длины волны:Определены ключевые спектральные характеристики:

• Пиковая длина волны (λ_P):Длина волны, на которой оптическая мощность излучения максимальна. Диапазон от 650нм (Гипер Красный) до 575нм (Зеленый).
• Доминирующая длина волны (λ_d):Определяемая по диаграмме цветности CIE, она представляет собой одну длину волны, которая наилучшим образом определяет воспринимаемый цвет светодиода. Для этих устройств она, как правило, немного короче пиковой длины волны.
• Полуширина спектра (Δλ):Ширина спектра излучения на половине его максимальной мощности. Она составляет приблизительно 20нм для красных светодиодов и сужается до 15-17нм для желтых, янтарных и зеленых светодиодов, что указывает на более монохроматический выход для последних цветов.

Прямое напряжение (V_F):Критически важный для проектирования схем параметр — прямое напряжение при 2мА очень стабильно для всех цветов и серий, с типичным значением 2.4В и максимумом 2.4В (2.3В макс. для Супер Красного). Минимум составляет 1.8В. Это низкое V_Fпри малом токе является ключевой особенностью, обеспечивающей совместимость с низковольтной логикой.

Другие параметры:Обратный ток (I_R) гарантированно составляет 100мкА или менее при обратном смещении 5В. Емкость перехода (C) обычно составляет 40пФ при измерении при смещении 0В и частоте 1МГц.

3. Объяснение системы бининга

В спецификации указано использование системы бининга по силе света. Примечание 2 гласит: "Продукты, классифицированные по рангу силы света, поддерживают два ранга", а Примечание 4 уточняет, что "Код классификации Iv нанесен на каждую упаковочную пачку." Это означает, что светодиоды сортируются (биннируются) на основе измеренной силы света в условиях испытаний. Клиенты получают продукцию в определенном диапазоне интенсивности (например, минимальное и типичное значение), что обеспечивает единообразие яркости в пределах производственной партии. Точные коды бинов и соответствующие им диапазоны интенсивности не детализированы в данном отрывке, но они были бы критически важны для крупносерийных закупок для поддержания единообразия в применении.

Хотя явно не заявлено как формальная система бининга по длине волны, перечисление нескольких цветовых вариантов (Гипер Красный, Супер Красный, Красный и т.д.) с конкретными доминирующими и пиковыми длинами волн фактически служит системой цветового бининга. Конструкторы выбирают номер детали, соответствующий желаемой цветовой точке.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в тексте упоминаются конкретные графические кривые (Рис.1 для измерения пикового излучения, Рис.5 для определения угла обзора), но они не приведены, их значение можно обсудить на основе стандартного поведения светодиодов и заданных параметров.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Указанное V_F1.8-2.4В при 2мА указывает на рабочую точку на ВАХ светодиода. Эта кривая экспоненциальная. При токах значительно ниже 2мА, V_Fбудет ниже; работа светодиода на его максимальном постоянном токе 30мА приведет к более высокому V_F, вероятно, превышающему 2.4В, что необходимо учитывать в запасе по напряжению схемы управления.

Температурные характеристики:Коэффициент снижения мощности 0.4 мА/°C выше 70°C является прямым индикатором тепловых характеристик. Это подчеркивает, что максимально допустимый ток уменьшается с ростом температуры перехода. Это критически важно для надежности конструкции, особенно в закрытых пространствах или при высоких температурах окружающей среды. Прямое напряжение (V_F) светодиодов AlInGaP обычно имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть слегка уменьшается с ростом температуры.

Спектральное распределение:Определяемое пиковой длиной волны (λ_P) и полушириной спектра (Δλ), излучаемый спектр относительно узок, что характерно для материала AlInGaP. Спектр слегка смещается с температурой (обычно в сторону более длинных волн с увеличением температуры) и может незначительно меняться в зависимости от тока накачки.

5. Механическая информация и информация об упаковке

Светодиоды предлагаются в выводных корпусах. В спецификации приведены размерные чертежи для трех серий: LTL1CHx, LTL2F7x и LTL2R3x. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах, с допусками ±0.25мм, если не указано иное.
• Допускается максимальный выступ смолы под фланцем 1.0мм.
• Расстояние между выводами измеряется в точке выхода выводов из корпуса, что критически важно для расстояния между отверстиями на печатной плате.

Физическое различие между сериями, вероятно, связано с размером и формой линзы, что напрямую влияет на угол обзора и диаграмму направленности излучения. Угол обзора 45 градусов у серии LTL2R3x по сравнению с 60 градусами у других является результатом ее конкретной механической конструкции линзы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Основная спецификация по пайке касается выводов: они могут выдерживать температуру 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1.6мм (0.063") от корпуса светодиода. Это стандартный параметр для волновой или ручной пайки. Критически важно соблюдать это временное и дистанционное требование, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев, передаваемый по выводам, который может повредить внутренний кристалл светодиода или материал эпоксидной линзы. При обращении следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD). Диапазон температур хранения составляет от -55°C до +100°C.

7. Информация об упаковке и заказе

Система нумерации деталей следует структурированному формату: LTL [Код серии] [Цветовой код] xDNN.

• Код серии:1CHJ, 2F7J или 2R3J. Определяет тип корпуса, угол обзора и группу интенсивности.
• Цветовой код:Буква после 'J' указывает цвет и технологию:
  • D: Гипер Красный (AlInGaP)
  • R: Супер Красный (AlInGaP)
  • E: Красный (AlInGaP)
  • F: Янтарный / Желто-оранжевый (AlInGaP)
  • Y: Желтый / Янтарно-желтый (AlInGaP)
  • S: Желтый (AlInGaP)
  • G: Зеленый (AlInGaP)
• Суффикс 'xDNN', вероятно, указывает на варианты упаковки (например, насыпью, на катушке).

Код бина силы света нанесен на упаковочную пачку, согласно примечаниям. Конкретные количества упаковки (например, в пачке, на катушке) в данном отрывке не указаны.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Наиболее простое применение — прямое подключение к выходу логического элемента. Требуется простой последовательный токоограничивающий резистор. Значение резистора (R_s) можно рассчитать по закону Ома: R_s= (V_CC- V_F) / I_F. Например, при питании 5В TTL (V_CC=5В), V_F2.4В и желаемом I_F2мА: R_s= (5 - 2.4) / 0.002 = 1300 Ом. Подойдет стандартный резистор 1.2кОм или 1.5кОм. Для выводов GPIO микроконтроллера (часто 3.3В) значение резистора будет меньше: например, (3.3 - 2.4) / 0.002 = 450Ом.

8.2 Соображения при проектировании

Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор. Несмотря на то, что эти светодиоды рассчитаны на малый ток, прямое подключение их к источнику напряжения без ограничения тока почти мгновенно выведет их из строя из-за чрезмерного тока.

Выбор угла обзора:Выбирайте серию с углом 60 градусов (LTL1CHJx/LTL2F7Jx) для индикаторов, которые должны быть видны под широким углом (например, панельные индикаторы). Выбирайте серию с углом 45 градусов (LTL2R3Jx), когда требуется более сфокусированный, яркий осевой луч, или когда индикатор будет рассматриваться более прямо.

Выбор цвета:Учитывайте условия применения. Зеленый и желтый часто обеспечивают наибольшую световую отдачу для человеческого глаза при типичном освещении. Красный традиционно используется для индикаторов "питание включено" или "ожидание". Янтарный может быть полезен для состояний "предупреждение" или "внимание".

Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, в компоновках с высокой плотностью или при высоких температурах окружающей среды убедитесь, что максимальный ток снижен в соответствии с коэффициентом 0.4 мА/°C при температуре окружающей среды выше 70°C.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличием данного семейства продуктов является егохарактеристика и гарантированные параметры при очень низком токе накачки 2мА. Многие стандартные светодиоды характеризуются при 20мА. Эта оптимизация для малого тока предлагает несколько преимуществ:

1. Прямое управление от логики:Устраняет необходимость в транзисторных буферах при управлении с выводов микроконтроллера или логических ИС, экономя стоимость и место на плате.
2. Сверхнизкое энергопотребление:При 2мА и ~2.4В потребляемая мощность составляет менее 5мВт на один светодиод, что критически важно для устройств с батарейным питанием и систем сбора энергии.
3. Сниженное тепловыделение:Более низкий рабочий ток минимизирует рост температуры перехода, повышая долгосрочную надежность и сохранение светового потока.

По сравнению со старыми технологиями, такими как светодиоды GaAsP, использование материала AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность, лучшую температурную стабильность и более насыщенные цвета (более чистые красные, желтые). Наличие нескольких углов обзора (45° и 60°) в рамках одного семейства с одинаковыми электрическими характеристиками обеспечивает гибкость проектирования, не всегда доступную в линейках светодиодов малого тока.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я накачивать этот светодиод током 20мА для большей яркости?

А: Хотя абсолютный максимальный постоянный ток составляет 30мА, оптические характеристики (сила света, длина волны) указаны только при 2мА. Работа при 20мА даст больше света, но точная интенсивность и цвет могут отличаться от значений в спецификации, и V_Fбудет выше. Убедитесь, что рассеиваемая мощность (I_F* V_F) не превышает 75мВт после учета снижения мощности из-за температуры.

В: В чем разница между Гипер Красным, Супер Красным и Красным?

А: Разница заключается в их спектральных характеристиках. Гипер Красный (пик 650нм) излучает свет на более длинной волне, выглядит более глубоким/темным красным. Супер Красный (639нм) и стандартный Красный (632нм) имеют последовательно более короткие длины волн, выглядят более ярко-красными для человеческого глаза при заданной излучаемой мощности из-за более высокой чувствительности глаза в этой области. Выбор зависит от желаемой цветовой точки.

В: Как интерпретировать код бина силы света на упаковке?

А: В спецификации отмечено его наличие, но коды не определены. Для производства необходимо получить у производителя документ со спецификацией бининга, чтобы понять точный диапазон интенсивности, связанный с каждым кодом (например, Код A: 3.0-4.5 мкд, Код B: 4.5-6.0 мкд). Это обеспечивает единообразие в вашем применении.

В: Необходим ли диод обратной защиты?

А: Светодиод может выдерживать обратное напряжение 5В. Если существует вероятность приложения к светодиоду обратного напряжения более 5В (например, в индуктивной цепи или при неправильном подключении), рекомендуется внешний диод защиты от обратной полярности, включенный параллельно светодиоду (катод к катоду).

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Многоканальный индикатор состояния для маршрутизатора:Сетевой маршрутизатор имеет светодиоды состояния для Питания, Интернета, Wi-Fi и Ethernet. Используя LTL2F7JGDNN (Зеленый) для питания и интернета, и LTL2F7JEDNN (Красный) для мигания активности, все управляются непосредственно с выводов GPIO основного процессора (3.3В) с последовательными резисторами 470Ом. Угол обзора 60 градусов обеспечивает видимость из любой точки комнаты. Низкий ток 2мА на светодиод минимизирует общую нагрузку на шину питания процессора.

Пример 2: Индикатор разряда батареи в портативном устройстве:В портативном измерительном приборе светодиод LTL1CHJFDNN (Янтарный) подключен к схеме компаратора, контролирующей напряжение батареи. Когда напряжение падает ниже порога, выход компаратора переходит в высокий уровень, зажигая светодиод. Низкое потребление тока (2мА) добавляет минимальную нагрузку к уже разряженной батарее, продлевая время полезного предупреждения.

Пример 3: Подсветка мембранной клавиатуры:Серия LTL2R3Jx с углом обзора 45 градусов и более высокой интенсивностью подходит для боковой подсветки небольшой прозрачной мембранной клавиши. Более узкий луч может быть более эффективно направлен в световод, обеспечивая равномерное освещение с меньшими оптическими потерями по сравнению со светодиодом с более широким углом.

12. Принцип работы

Эти светодиоды основаны на полупроводниковом материале фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение запрещенной зоны материала (примерно 1.8-2.4В), электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводникового перехода. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный цвет света определяется энергией запрещенной зоны сплава AlInGaP, которая контролируется в процессе роста кристалла путем регулировки соотношений алюминия, индия, галлия и фосфора. Рассеивающая эпоксидная линза инкапсулирует полупроводниковый кристалл. Эта линза содержит рассеивающие частицы, которые случайным образом изменяют направление излучаемого света, преобразуя изначально направленное излучение от крошечного кристалла в широкий, равномерный угол обзора, подходящий для индикаторных применений.

13. Технологические тренды

Развитие низкотоковых, высокоэффективных светодиодов, подобных этим, обусловлено несколькими устойчивыми тенденциями в электронике:

• Миниатюризация и интеграция:По мере уменьшения размеров устройств сокращается пространство и мощность, доступные для индикаторов. Светодиоды, хорошо работающие при токах менее 5мА, становятся необходимыми.
• Интернет вещей (IoT) и сбор энергии:Для IoT-датчиков без батарей или с питанием от монетных элементов важен каждый микроампер. Оптимизация индикаторных светодиодов для минимального потребления тока напрямую увеличивает срок службы устройства.
• Развитие материалов:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции кристаллов AlInGaP и InGaN (для синих/зеленых/белых) продолжают расширять границы эффективности (больше светового потока на мА тока) и надежности.
• Стандартизация:Наблюдается тенденция к более строгому бинингу и более детальной характеристике на нескольких уровнях тока, что дает конструкторам большую предсказуемость в их оптических проектах.

Хотя корпуса для поверхностного монтажа (SMD) доминируют в новых разработках, выводные светодиоды, подобные этим, остаются актуальными для прототипирования, использования энтузиастами, ремонта и применений, требующих более высокой механической прочности или более простой ручной сборки.