Технический даташит овального синего светодиода 5484BN - Габаритные размеры - Напряжение 2.8-3.6В - Сила света 720-1450мкд - Технический документ

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации овального светодиода с точными оптическими характеристиками. Устройство специально разработано для применения в пассажирских информационных табло и аналогичных системах отображения. Его ключевой принцип проектирования сосредоточен на обеспечении четко определенной пространственной диаграммы направленности, что критически важно для достижения равномерной подсветки и смешения цветов в графических дисплеях.

Светодиод отличается высокой силой светового потока, что делает его подходящим для уличного применения и сред с высоким уровнем окружающей освещенности. Овальная форма линзы является ключевым отличием, создавая асимметричный угол обзора, оптимизированный для горизонтальных вывесок. Эта характеристика в сочетании с широким углом обзора 110 градусов по одной оси и 40 градусов по перпендикулярной оси обеспечивает хорошую видимость с различных ракурсов. Материал корпуса использует эпоксидную смолу, устойчивую к УФ-излучению, что повышает долгосрочную надежность и стабильность цвета при воздействии солнечного света, что крайне важно для наружной рекламы и переменных информационных табло.

2. Подробный разбор технических параметров

2.1 Предельно допустимые значения

Устройство предназначено для работы в строгих электрических и тепловых пределах для обеспечения надежности. Предельно допустимые значения определяют пороги, превышение которых может привести к необратимому повреждению.

• Прямой ток (I_F):30 мА (постоянный). Это максимальный непрерывный ток, который можно приложить.
• Импульсный прямой ток (I_FP):100 мА, допустим в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц. Это позволяет кратковременно достигать более высокой яркости.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может повредить светодиодный переход.
• Рассеиваемая мощность (P_d):100 мВт. Этот параметр ограничивает общую электрическую мощность, которая может преобразовываться в тепло.
• Рабочая температура и температура хранения:Устройство может работать в диапазоне от -40°C до +85°C и храниться от -40°C до +100°C.
• Температура пайки:Выдерживает 260°C максимум в течение 5 секунд, что совместимо со стандартными процессами бессвинцовой пайки.
• Электростатический разряд (ESD):Выдерживает 1000В (модель человеческого тела), что указывает на средний уровень защиты от ЭСР. По-прежнему рекомендуется соблюдать соответствующие процедуры обращения.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены в стандартных условиях испытаний (T_a=25°C, I_F=20мА) и определяют основные характеристики светодиода.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 720 мкд до максимум 1450 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне, обеспечивая высокую яркость.
• Угол обзора (2θ_1/2):Асимметричный, 110° x 40°. Больший угол 110° обычно ориентирован для широкого горизонтального обзора, в то время как угол 40° обеспечивает более сфокусированный вертикальный луч.
• Пиковая длина волны (λ_p):Обычно 468 нм, что указывает на точку максимальной спектральной мощности излучения.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 465 нм до 475 нм. Это определяет воспринимаемый цвет света (синий).
• Полуширина спектра (Δλ):Обычно 26 нм. Этот параметр измеряет спектральную чистоту; более узкая ширина указывает на более насыщенный синий цвет.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.8В до 3.6В при токе 20мА. Это критически важно для проектирования схемы драйвера, чтобы обеспечить правильную стабилизацию тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при V_R=5В, что указывает на хорошее качество перехода.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров.

3.1 Биннинг по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре ранга (G2, H1, H2, J1) на основе измеренной силы света при 20мА.

• G2:720 ~ 860 мкд
• H1:860 ~ 1030 мкд
• H2:1030 ~ 1210 мкд
• J1:1210 ~ 1450 мкд

Погрешность измерения составляет ±10%. Конструкторы могут выбирать бины для достижения определенных уровней яркости или равномерности по всему дисплею.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Постоянство цвета обеспечивается через четыре ранга длины волны (1a, 1b, 2a, 2b).

• 1a:465.0 ~ 467.5 нм
• 1b:467.5 ~ 470.0 нм
• 2a:470.0 ~ 472.5 нм
• 2b:472.5 ~ 475.0 нм

Погрешность измерения составляет ±1.0 нм. Этот биннинг критически важен для применений, требующих точного соответствия цветов, таких как полноцветные вывески, где синий цвет смешивается с другими.

3.3 Биннинг по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на четыре ранга (0, 1, 2, 3) для помощи в проектировании драйвера и управлении питанием.

• 0:2.8 ~ 3.0 В
• 1:3.0 ~ 3.2 В
• 2:3.2 ~ 3.4 В
• 3:3.4 ~ 3.6 В

Погрешность измерения составляет ±0.1В. Использование светодиодов из одного и того же бина по напряжению может упростить расчет токоограничивающих резисторов в последовательных или параллельных матрицах.

4. Анализ характеристических кривых

В даташите приведены типичные электрооптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, стандартные кривые для таких светодиодов обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Показывает, как световой выход увеличивается с током, обычно в почти линейной зависимости вплоть до максимального номинального тока. Подчеркивает важность источника постоянного тока для стабильной яркости.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует тепловое снижение светового выхода. Сила света обычно уменьшается при повышении температуры перехода, что является критическим соображением для теплового менеджмента в закрытых вывесках.
• Прямое напряжение в зависимости от температуры перехода:Показывает отрицательный температурный коэффициент V_F. Прямое напряжение падает при повышении температуры, что может повлиять на работу простых схем драйвера на основе резисторов.
• Спектральное распределение:График зависимости относительной интенсивности от длины волны, показывающий пик при ~468 нм и полуширину 26 нм, подтверждающий излучение синего цвета.
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма, иллюстрирующая асимметричную диаграмму направленности (110° x 40°), критически важную для оптического проектирования в вывесках для направления света в нужную область.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет специальный корпус с овальной линзой. Ключевые размерные примечания из даташита включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (мм).
• Стандартный допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное.
• Максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1.5 мм.
• После обрезки перемычки в этой части обнажается медный сплав. Эта область может быть подвержена окислению, если не обеспечить надлежащую защиту во время сборки или нанесения защитного покрытия.

Точный чертеж размеров указан в ссылке, но не детализирован в тексте. Корпус предназначен для монтажа в отверстия (DIP).

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Формовка выводов

• Изгиб должен производиться на расстоянии не менее 3 мм от основания эпоксидной колбы, чтобы предотвратить нагрузку на внутренний кристалл и проводящие соединения.
• Формовка выводов должна быть завершенадопроцесса пайки.
• Избегайте приложения нагрузки к корпусу светодиода во время изгиба.
• Обрезайте выводные рамки при комнатной температуре. Резка при высокой температуре может вызвать тепловой удар.
• Отверстия в печатной плате должны точно совпадать с выводами светодиода. Несовпадение, вызывающее нагрузку на выводы, может ухудшить состояние эпоксидной смолы и характеристики светодиода.

6.2 Условия хранения

• Рекомендуемые условия хранения: ≤30°C и ≤70% относительной влажности (RH).
• Максимальный срок хранения в этих условиях: 3 месяца с момента отгрузки.
• Для более длительного хранения (до 1 года) поместите светодиоды в герметичный контейнер с азотной атмосферой и осушителем.
• Избегайте резких перепадов температуры при высокой влажности, чтобы предотвратить конденсацию, которая может привести к проникновению влаги и последующему отказу во время пайки ("эффект попкорна").

6.3 Процесс пайки

Предоставлены подробные рекомендации как для ручной, так и для волновой пайки.

• Общее правило:Соблюдайте минимальное расстояние 3 мм от паяного соединения до эпоксидной колбы.
• Ручная пайка:Температура жала паяльника ≤300°C (для паяльника макс. 30Вт). Время пайки ≤3 секунды на вывод.
• Волновая/погружная пайка:
  • Температура предварительного нагрева: ≤100°C (в течение ≤60 секунд).
  • Температура паяльной ванны: ≤260°C.
  • Время пайки в ванне: ≤5 секунд.
• Избегайте нагрузки на выводы, пока светодиод находится при высокой температуре.
• Не паяйте (погружением или вручную) светодиод более одного раза.
• Защищайте эпоксидную колбу от механических ударов/вибрации, пока она не остынет до комнатной температуры после пайки.
• Избегайте быстрого охлаждения с пиковой температуры пайки.

Указан рекомендуемый температурный профиль пайки, обычно показывающий нагрев, предварительный нагрев, пик до максимальной температуры (260°C) и контролируемое охлаждение.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы с защитой от ЭСР и четкой маркировкой.

• Первичная упаковка:500 штук в антистатическом пакете.
• Вторичная упаковка:5 пакетов помещаются в одну внутреннюю коробку (всего 2,500 штук).
• Третичная упаковка:10 внутренних коробок упаковываются в одну основную внешнюю коробку (всего 25,000 штук).

7.2 Информация на этикетке

Этикетки на пакете и коробках содержат критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

• CPN (Номер детали заказчика):Внутренний референс заказчика.
• P/N (Производственный номер детали):Номер детали производителя (например, 5484BN/BADC-AGJA/P/MS).
• QTY (Количество):Количество штук в упаковке.
• CAT (Категория):Комбинированный код ранга для бинов силы света и прямого напряжения (например, H1-2).
• HUE (Оттенок):Код ранга для бина доминирующей длины волны (например, 1b).
• REF (Референс):Дополнительная справочная информация.
• LOT No (Номер партии):Прослеживаемый номер производственной партии.
• Место производства:Указывает страну производства.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Как указано, этот светодиод разработан для:

• Цветные графические вывески и информационные табло:Его высокая интенсивность и овальная диаграмма направленности делают его идеальным для подсветки или прямой подсветки вывесок, обеспечивая читаемость.
• Переменные информационные табло (VMS):Используются на автомагистралях, в аэропортах и системах общественного транспорта. Система бининга позволяет обеспечить постоянство цвета и яркости на больших многосветодиодных дисплеях.
• Коммерческая наружная реклама:Устойчивая к УФ-излучению эпоксидная смола и надежная конструкция обеспечивают долгосрочную надежность в суровых уличных условиях с воздействием солнца и погоды.
• Пассажирские информационные табло:Специфическая пространственная диаграмма направленности согласована для смешения с красными и зелеными светодиодами для создания различных цветов в полноцветных дисплеях.

8.2 Соображения при проектировании

• Схема драйвера:Используйте драйвер постоянного тока, установленный на 20мА (или ниже для уменьшения яркости/мощности), чтобы обеспечить стабильную работу и долговечность. Учитывайте биннинг V_Fпри проектировании последовательных цепочек.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность составляет всего 100мВт на светодиод, высокоплотные массивы в закрытых вывесках могут генерировать значительное тепло. Обеспечьте адекватную вентиляцию или теплоотвод, чтобы поддерживать температуру перехода в безопасных пределах, сохраняя световой выход и срок службы.
• Оптическое проектирование:Используйте угол обзора 110° x 40°. Ориентируйте светодиод так, чтобы ось 110° покрывала желаемую горизонтальную область обзора. Вторичная оптика (рассеиватели, линзы) может использоваться для дальнейшего формирования луча при необходимости.
• Защита от ЭСР:Применяйте стандартные меры предосторожности от ЭСР во время обращения и сборки, несмотря на рейтинг 1кВ.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Хотя прямое сравнение с другими номерами деталей не приведено в даташите, ключевые отличительные особенности этого светодиода можно вывести:

• Овальная линза против стандартной круглой линзы:Основное отличие. Овальная линза создает прямоугольную диаграмму направленности, что более эффективно для освещения прямоугольных областей вывесок по сравнению с круглой диаграммой от круглой линзы, уменьшая потери света.
• Согласованная диаграмма для смешения цветов:В даташите явно указано, что диаграмма направленности согласована для применений смешения красного/зеленого/синего цветов. Это предполагает тщательное оптическое проектирование для обеспечения равномерного смешения цветов под различными углами обзора в RGB-кластерах.
• Биннинг высокой интенсивности:Предложение бинов до 1450мкд предоставляет опцию высокой яркости, подходящую для применений, читаемых при солнечном свете.
• УФ-устойчивая эпоксидная смола:Критически важная особенность для долговечности на улице, предотвращающая пожелтение и потерю пропускания материала корпуса со временем.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_p~468 нм)— это длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность.Доминирующая длина волны (λ_d465-475 нм)— это длина волны монохроматического света, который казался бы человеческому глазу того же цвета, что и светодиод. Доминирующая длина волны более актуальна для спецификации цвета в дисплеях.

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 30мА для максимальной яркости?

Да, 30мА — это абсолютный максимальный непрерывный прямой ток. Однако работа на максимальном номинале будет генерировать больше тепла и может ускорить снижение светового потока со временем. Для оптимального срока службы и надежности рекомендуется питать током на уровне или ниже испытательного тока 20мА, если только более высокая яркость не является необходимой, а тепловой менеджмент отличный.

10.3 Как интерпретировать коды бинов (например, H1-2, 1b) при заказе?

Код "CAT" (например, H1-2) объединяет бин силы света (H1 = 860-1030 мкд) и бин прямого напряжения (2 = 3.2-3.4В). Код "HUE" (например, 1b = 467.5-470.0 нм) указывает бин доминирующей длины волны. Указание этих бинов гарантирует получение светодиодов с тесно сгруппированными характеристиками для постоянных результатов отображения.

10.4 Почему срок хранения ограничен 3 месяцами и что происходит после этого?

Ограничение в 3 месяца в стандартных заводских условиях (≤30°C/70%RH) является мерой предосторожности против поглощения влаги через пластиковый корпус. После 3 месяцев уровень влажности может превысить безопасные пределы для пайки, рискуя внутренним расслоением или растрескиванием во время высокотемпературного процесса оплавления ("эффект попкорна"). Для более длительного хранения азотная среда с осушителем предотвращает проникновение влаги, продлевая безопасный срок хранения до одного года.

11. Пример внедрения в проект

Сценарий: Проектирование высокояркого уличного переменного информационного табло (VMS)

1. Анализ требований:Табло должно быть читаемым при солнечном свете, работать при температурах от -20°C до +60°C и иметь равномерный цветовой вид.
2. Выбор светодиода:Этот овальный синий светодиод выбран за его высокую интенсивность (выбор бина J1 для максимальной яркости), УФ-устойчивую эпоксидную смолу для уличного применения и согласованную диаграмму направленности для смешения цветов с красными и зелеными партнерами.
3. Электрическое проектирование:Светодиоды расположены в последовательные цепочки. Драйвер — постоянного тока, установлен на 18мА (чуть ниже 20мА для запаса). Наихудший случай V_F(3.6В из бина 3) используется для расчета минимально необходимого напряжения драйвера для каждой цепочки.
4. Тепловое проектирование:Печатная плата металлическая (MCPCB) для эффективного отвода тепла от массива светодиодов. Проводятся тепловые моделирования, чтобы убедиться, что температура перехода светодиода остается ниже 85°C при максимальной температуре окружающей среды.
5. Оптическое и механическое проектирование:Светодиоды монтируются с ориентацией оси 110° горизонтально вдоль табло. Вторичный рассеиватель размещается над массивом, чтобы смешать отдельные точки светодиодов в гладкую, равномерную панель света.
6. Закупка и сборка:Светодиоды заказываются с конкретными кодами бинов (например, J1 для интенсивности, 2a для длины волны), чтобы обеспечить постоянство во всех производственных партиях. Во время сборки строго соблюдается температурный профиль пайки и рекомендации по хранению.

12. Принцип работы

Этот светодиод основан на полупроводниковом кристалле InGaN (нитрид индия-галлия). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог диода (примерно 2.8-3.6В), электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводника. Они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны излучаемого света — в данном случае, в синем спектре (~468 нм). Овальная эпоксидная линза, окружающая кристалл, действует как первичный оптический элемент, преломляя и формируя излучаемый свет в желаемую диаграмму направленности 110° x 40°.

13. Технологические тренды

Светодиоды для вывесок продолжают развиваться. Хотя этот даташит представляет собой зрелое изделие для монтажа в отверстия (DIP), общие отраслевые тренды включают:

• Повышенная эффективность (лм/Вт):Новые технологии кристаллов и люминофоры позволяют достичь более высокого светового выхода при том же или более низком токе, снижая потребление энергии и тепловую нагрузку.
• Внедрение компонентов для поверхностного монтажа (SMD):Корпуса SMD позволяют достичь более высокой плотности, автоматизированной сборки и часто обеспечивают лучшие тепловые пути по сравнению с традиционными DIP-корпусами, хотя DIP остается актуальным для некоторых мощных или устаревших конструкций.
• Улучшенная цветопередача и цветовой охват:Достижения в области полупроводниковых материалов и систем люминофоров позволяют создавать светодиоды с более узкими спектральными пиками и более насыщенными цветами, расширяя цветовой охват полноцветных дисплеев.
• Интегрированные интеллектуальные функции:Некоторые современные светодиоды для вывесок включают встроенные драйверы (светодиоды с ИС) или адресуемость, упрощая проектирование системы.
• Повышенная надежность и срок службы:Постоянные улучшения материалов корпуса, такие как более надежные силиконы, заменяющие эпоксидные смолы в некоторых мощных применениях, приводят к увеличению срока службы и лучшей устойчивости к суровым условиям.

Продукт, описанный в этом даташите, занимает место в этом ландшафте как специализированный, оптически оптимизированный компонент для конкретной ниши применения, где его овальная диаграмма направленности и высокоинтенсивный выход обеспечивают явные преимущества.