Техническая спецификация светодиодной лампы овальной формы 5484BN - Угол обзора 110°/40° - Прямое напряжение 1.8-2.4В - Сила света 1220-2040мкд

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительной светодиодной лампы овальной формы. Основная цель разработки данного компонента — служить надежным и эффективным источником света для пассажирских информационных систем и различных приложений в области знаков и указателей. Его уникальный оптический дизайн и форм-фактор адаптированы для удовлетворения конкретных требований к четким, хорошо видимым дисплеям как в помещении, так и на улице.

Ключевые преимущества этого светодиода включают его высокую выходную силу света, что обеспечивает отличную видимость даже в условиях яркого освещения. Овальная форма и точно рассчитанная диаграмма направленности обеспечивают четкое пространственное распределение света, что крайне важно для равномерного освещения панелей знаков. Кроме того, компонент разработан с учетом долговечности, используя эпоксидную смолу, устойчивую к УФ-излучению, и соответствует основным экологическим и стандартам безопасности, таким как RoHS, EU REACH и требованиям по отсутствию галогенов, что делает его пригодным для мировых рынков и практик устойчивого проектирования.

Целевой рынок включает производителей оборудования для транспортной инфраструктуры, систем коммерческой рекламы и общественных информационных дисплеев. Его основные области применения — цветные графические знаки, информационные табло и табло переменной информации (VMS), где критически важны стабильное смешение цветов (особенно с желтыми, синими или зелеными элементами) и надежная работа.

2. Анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Устройство предназначено для надежной работы в следующих абсолютных максимальных пределах. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Обратное напряжение (V_R):5 В. Это определяет максимальное напряжение, которое может быть приложено в обратном направлении к выводам светодиода.
• Прямой ток (I_F):50 мА (постоянный). Максимальный рекомендуемый постоянный ток для нормальной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):160 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, обычно указываемый при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Это критически важно для конструкций, использующих мультиплексирование или кратковременные импульсы высокого тока.
• Рассеиваемая мощность (P_d):120 мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения тепловых пределов, рассчитываемая как произведение прямого напряжения и тока.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется правильная работа устройства.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +100°C. Диапазон температур для безопасного хранения, когда устройство не находится под напряжением.
• Температура перехода (T_j):110°C. Максимально допустимая температура на полупроводниковом переходе внутри светодиода.
• Температура пайки (T_sol):260°C в течение 5 секунд. Это определяет допуск профиля пайки оплавлением, критически важный для процессов сборки печатных плат.

2.2 Электрооптические характеристики

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

• Сила света (I_v):1220 - 2040 мкд (милликандела). Это указывает на количество видимого света, излучаемого в определенном направлении. Широкий диапазон управляется через систему бининга (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):110° (ось X) / 40° (ось Y). Эта асимметричная овальная диаграмма направленности является ключевой особенностью. Широкий угол 110° идеален для горизонтального обзора знаков, в то время как более узкий вертикальный угол 40° помогает концентрировать свет и повышать эффективность для наблюдателя.
• Пиковая длина волны (λ_p):632 нм (типичное значение). Длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально.
• Доминирующая длина волны (λ_d):619 - 628 нм. Это определяет воспринимаемый цвет света, который находится в красном спектре. Также подлежит бинингу.
• Ширина спектра излучения (Δλ):20 нм (типичное значение). Ширина излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (V_F):1.8 - 2.4 В. Падение напряжения на светодиоде при токе испытания. Этот диапазон управляется бинингом и влияет на конструкцию схемы драйвера.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Мера утечки диода в закрытом состоянии.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильной производительности при массовом производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие их конкретным требованиям к яркости и цвету.

3.1 Биннинг по силе света

Бины определяются с допуском ±10% от номинального значения.

• Бин H2:1220 - 1440 мкд
• Бин J1:1440 - 1720 мкд
• Бин J2:1720 - 2040 мкд

Выбор более высокого бина (например, J2) гарантирует более высокую минимальную яркость, что может быть необходимо для приложений, требующих максимальной видимости, или для компенсации оптических потерь в рассеивателях знаков.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Бины обеспечивают постоянство цвета с жестким допуском ±1 нм.

• Бин 1:619 - 622 нм
• Бин 2:622 - 625 нм
• Бин 3:625 - 628 нм

Для приложений смешения цветов (например, с желтыми или зелеными светодиодами) критически важно выбирать светодиоды из одного и того же или соседних бинов по длине волны, чтобы достичь желаемого конечного цвета без заметных различий между устройствами.

3.3 Биннинг по прямому напряжению

Бины имеют допуск ±0.1В.

• Бин 1:1.8 - 2.0 В
• Бин 2:2.0 - 2.2 В
• Бин 3:2.2 - 2.4 В

Использование светодиодов из одного и того же бина по напряжению упрощает расчет токоограничивающего резистора в последовательных или параллельных матрицах, обеспечивая более равномерное распределение тока и яркости.

4. Анализ характеристических кривых

Представленные характеристические кривые дают представление о поведении светодиода в различных условиях.

4.1 Относительная интенсивность в зависимости от длины волны

Эта кривая спектрального распределения подтверждает монохроматический красный выход с центром около 632 нм с типичной шириной полосы 20 нм. Узкий спектр характерен для технологии материалов AlGaInP, обеспечивая насыщенную чистоту цвета, идеальную для знаков.

4.2 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма направленности визуально представляет асимметричный угол обзора 110° x 40°. Диаграмма показывает четко определенную овальную форму, подтверждая заявленное контролируемое пространственное излучение. Эта диаграмма спроектирована так, чтобы соответствовать типичному соотношению сторон сегментов информационных дисплеев.

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

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается с током. Разработчики используют это для определения рабочей точки и проектирования соответствующих схем драйверов (для светодиодов рекомендуется постоянный ток). Кривая также помогает понять динамическое сопротивление устройства.

4.4 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока

Эта кривая демонстрирует световой выход светодиода (силу света) как функцию тока накачки. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах из-за теплового спада и снижения эффективности. Работа на рекомендуемом токе 50мА или ниже обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.5 Тепловые характеристики

Кривые дляОтносительная интенсивность в зависимости от температуры окружающей средыиПрямой ток в зависимости от температуры окружающей средыкритически важны для теплового управления. Они показывают, что сила света уменьшается с повышением температуры окружающей среды, что является общим явлением для всех светодиодов. И наоборот, при постоянном напряжении питания прямой ток обычно увеличивается с температурой из-за отрицательного температурного коэффициента V_F, что подчеркивает важность драйверов постоянного тока для стабильной работы в диапазоне температур.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод поставляется в корпусе для поверхностного монтажа (SMD). Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах, если не указано иное.
• Стандартный допуск ±0.25 мм применяется к большинству размеров.
• Максимально допустимый выступ смолы под фланцем компонента составляет 1.5 мм, что важно для расчетов зазоров на печатной плате.
• В спецификации показаны два варианта: один с упором и один без него. Упор, вероятно, способствует точности установки во время сборки или обеспечивает физическую точку регистрации.

Подробный чертеж определяет расстояние между выводами, размер корпуса и общую высоту, что необходимо для создания точных посадочных мест на печатной плате и обеспечения правильной установки автоматами для поверхностного монтажа.

5.2 Идентификация полярности

Хотя в извлеченном тексте это явно не детализировано, стандартные корпуса светодиодов обычно используют визуальный маркер, такой как выемка, плоский край на линзе или вывод другой формы, чтобы обозначить катод. Конструкция посадочного места на печатной плате должна соответствовать этой маркировке полярности, чтобы обеспечить правильную ориентацию во время пайки.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение имеет решающее значение для сохранения целостности и производительности устройства.

• Формовка выводов:Если после получения требуется монтаж в отверстия, выводы должны быть изогнуты в точке не менее чем в 3 мм от основания эпоксидной колбы. Вся формовка должна быть выполненадопайки, чтобы избежать передачи напряжения на полупроводниковый переход.
• Избегание механических напряжений:Избегайте приложения механических напряжений к корпусу светодиода или его выводам во время обращения и установки. Несоосные отверстия в печатной плате, которые заставляют выводы занимать положение, могут вызвать растрескивание смолы или внутреннее повреждение, приводящее к преждевременному отказу.
• Обрезка выводов:Обрезку выводов следует проводить при комнатной температуре. Использование горячих режущих инструментов может повредить внутренние проводящие соединения.
• Пайка оплавлением:Устройство может выдерживать пиковую температуру пайки 260°C до 5 секунд, что совместимо со стандартными профилями бессвинцовой (SnAgCu) пайки оплавлением. Критически важно следовать рекомендуемому профилю, чтобы избежать теплового удара.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Влагозащитная упаковка

Компоненты поставляются во влагозащитной упаковке, подходящей для длительного хранения, и совместимы со стандартным автоматизированным оборудованием для сборки SMD на ленте и катушке.

7.2 Спецификации ленты и катушки

Предоставлены подробные размеры для несущей ленты, включая:

• Шаг компонентов (F):2.54 мм
• Ширина ленты (W3):18.00 мм
• Шаг отверстий подачи катушки (P):12.70 мм
• Общая толщина упакованной ленты (T):1.42 мм макс.

Эти размеры стандартизированы для обеспечения совместимости с автоматизированным оборудованием для установки.

7.3 Количества упаковки

• 2000 штук во внутренней коробке.
• 10 внутренних коробок в основной (внешней) коробке, всего 20 000 штук в основной коробке.

7.4 Объяснение маркировки и нумерация деталей

Маркировка на катушках включает критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

• CPN:Номер детали заказчика
• P/N:Номер продукта производителя (например, 5484BN/R7DC-AHJB/XR/MS)
• CAT, HUE, REF:Коды, указывающие конкретный бининг для силы света, доминирующей длины волны и прямого напряжения соответственно.
• LOT No:Номер производственной партии для прослеживаемости контроля качества.

Структура номера детали позволяет выбирать конкретные варианты, например, с упором или без него (например, /R/MS против /PR/MS).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Пассажирские информационные табло (PIS):В автобусах, поездах и аэропортах для отображения маршрутов, направлений и сообщений.
• Табло переменной информации (VMS):На автомагистралях для предупреждений о дорожном движении, ограничений скорости и "янтарных/серебряных" оповещений.
• Коммерческая наружная реклама:В крупноформатных цифровых рекламных щитах и вывесках.
• Информационные табло:На стадионах, биржевых тикерах и промышленных панелях управления.

8.2 Соображения при проектировании

• Управление током:Всегда используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающий резистор. Рекомендуемый рабочий ток для испытаний составляет 20 мА, но конструкции могут быть оптимизированы до максимума в 50 мА с учетом рассеивания тепла.
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 120 мВт), рекомендуется эффективная компоновка печатной платы с достаточной площадью меди для теплоотвода, особенно для высокоплотных массивов или сред с высокой температурой окружающей среды. Это помогает поддерживать световой выход и срок службы.
• Оптический дизайн:Асимметричная диаграмма направленности (110°x40°) должна быть согласована с компоновкой дисплея. Например, в горизонтальном текстовом дисплее ориентируйте светодиод так, чтобы его ось 110° была горизонтальной, чтобы максимизировать область обзора.
• Смешение цветов:При использовании с другими цветами (желтый, синий, зеленый) убедитесь, что все светодиоды из узких бинов по длине волны, чтобы достичь стабильных и предсказуемых смешанных цветов (например, определенного оттенка оранжевого или белого).
• Защита от ЭСР:Применяйте стандартные меры предосторожности от электростатического разряда во время обращения и сборки, так как светодиоды чувствительны к электростатическому разряду.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Этот овальный светодиод отличается от стандартных круглых светодиодов несколькими ключевыми особенностями:

• Форма луча:Основным отличием является овальная диаграмма направленности (110°x40°), которая по своей природе более эффективна для освещения прямоугольных сегментов знаков по сравнению со стандартным круглым лучом, уменьшая потери света и потенциально снижая энергопотребление при той же воспринимаемой яркости.
• Дизайн для конкретного применения:Он явно "разработан для пассажирских информационных табло", что означает, что его оптические характеристики, размер корпуса и цели по надежности оптимизированы для этого требовательного случая использования, включающего непрерывную работу, вибрацию и широкие колебания температуры.
• Материал:Основан на технологии чипов AlGaInP, известной высокой эффективностью в красной и янтарной областях спектра, обеспечивая хорошую световую отдачу и стабильность цвета с течением времени по сравнению со старыми технологиями.
• Соответствие:Сочетание соответствия RoHS, REACH и бесгалогенной конструкции в одном компоненте упрощает процесс декларирования материалов для производителей конечной продукции, ориентированных на мировые рынки, особенно ЕС.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между пиковой длиной волны (632 нм) и доминирующей длиной волны (619-628 нм)?

О: Пиковая длина волны — это физический пик излучаемого спектра света. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны монохроматического света, которая вызывала бы такое же воспринимаемое цветовое ощущение. Для светодиодов доминирующая длина волна часто более актуальна для спецификации цвета. Биннинг выполняется по доминирующей длине волны.

В: Могу ли я питать этот светодиод его максимальным прямым током 50 мА непрерывно?

О: Да, номинальный ток 50 мА предназначен для непрерывной работы. Однако работа на максимальном номинальном значении будет генерировать больше тепла и может сократить срок службы светодиода по сравнению с работой на более низком токе, например, 20 мА. Конструкция должна включать адекватное тепловое управление, если используется максимальный ток.

В: Почему угол обзора асимметричный (110° x 40°)?

О: Это преднамеренный оптический дизайн. Информационные знаки обычно шире, чем выше. Широкий угол 110° обеспечивает хорошую горизонтальную видимость, в то время как вертикальный угол 40° концентрирует свет, делая знак более ярким на расстоянии и повышая оптическую эффективность, направляя свет туда, где, вероятно, находится наблюдатель.

В: Как выбрать правильный бин для моего приложения?

О: Для приложений, требующих однородного внешнего вида (например, большой дисплей), укажите один бин для силы света (например, J1) и доминирующей длины волны (например, Бин 2). Для чувствительных к стоимости приложений, где допустимы небольшие вариации, может использоваться более широкий бин или смешанные бины. Обратитесь к таблицам бининга в Разделе 3.

В: Необходим ли драйвер постоянного тока?

О: Хотя простой резистор может использоваться со стабильным источником напряжения, драйвер постоянного тока настоятельно рекомендуется по нескольким причинам: он компенсирует отрицательный температурный коэффициент V_F(предотвращая тепловой разгон), обеспечивает постоянную яркость всех устройств независимо от вариации бина V_Fи обеспечивает лучшую производительность в рабочем диапазоне температур.

11. Пример проекта и использования

Сценарий: Проектирование табло назначения автобуса.

Производитель разрабатывает новое светодиодное табло назначения для городских автобусов. Табло должно быть четко читаемым при ярком дневном свете и ночью, выдерживать вибрации от работы автобуса и иметь длительный срок службы для минимизации обслуживания.

Выбор компонентов:Этот овальный светодиод является идеальным кандидатом. Его высокая сила света (до 2040 мкд) обеспечивает видимость днем. Широкий горизонтальный угол обзора 110° позволяет пассажирам читать табло с разных углов на автобусных остановках. Прочный корпус SMD и устойчивая к УФ-излучению эпоксидная смола подходят для уличных условий с высокой вибрацией.

Реализация:Светодиоды будут расположены в точечно-матричном или сегментном формате. Разработчик выберет светодиоды из одного бина силы света (например, J1) и одного бина доминирующей длины волны (например, Бин 2), чтобы гарантировать равномерную яркость и цвет по всему табло. Для питания каждой строки или столбца светодиодов будет использоваться микросхема драйвера постоянного тока, обеспечивая стабильную работу от колеблющейся электрической системы автобуса и в экстремальных температурах от летней жары до зимнего холода. Асимметричный луч будет ориентирован с горизонтальной осью 110°, чтобы соответствовать типичному широкому, короткому формату табло назначения.

12. Введение в технический принцип

Этот светодиод основан на полупроводниковом материале фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В светодиодах AlGaInP этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света) с длиной волны в красной или янтарной части видимого спектра. Конкретная длина волны (доминирующая длина волны) определяется точной энергией запрещенной зоны сплава AlGaInP, которая контролируется во время процесса роста кристалла. Овальная форма луча достигается за счет специфической геометрии светодиодного чипа (если он прямоугольный) в сочетании с линзирующим эффектом формованной эпоксидной линзы, которая имеет форму, преломляющую свет больше по одной оси, чем по другой.

13. Технологические тренды и контекст

Хотя эта спецификация представляет собой зрелый и надежный продукт, более широкие тенденции индустрии светодиодов предоставляют контекст. Существует постоянное стремление к более высокой световой отдаче (больше люмен на ватт), что снижает энергопотребление и тепловыделение. Для приложений в области знаков и указателей тенденции включают интеграцию интеллектуальных драйверов с диагностикой, использование светодиодов в корпусах типа CSP (Chip Scale Package) для дисплеев с более высокой плотностью и акцент на улучшенной цветопередаче и постоянстве для полноцветных RGB-дисплеев. Кроме того, акцент на экологическом соответствии (RoHS, REACH, бесгалогенная конструкция) стал базовым требованием, а не отличительной чертой, заставляя всех производителей использовать более чистые материалы и процессы. Этот компонент прочно находится в категории оптимизированных для применения, надежных рабочих светодиодов для профессиональных знаков и указателей, где долговечность и стабильная производительность в определенных условиях ценятся выше сырых пиковых показателей производительности.