Техническая документация на прямоугольную светодиодную линейку LTL-6201KY янтарно-желтого цвета - Технология AlInGaP

1. Обзор продукта

LTL-6201KY — это твердотельный источник света, выполненный в виде прямоугольной линейки. Его основная функция — обеспечение большой, яркой и равномерной светящейся области для применений, требующих четких визуальных индикаторов. Устройство изготовлено по передовой технологии полупроводников AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), специально настроенной для получения янтарно-желтого света. Эта технология, выращенная на прозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs), способствует его эффективности и чистоте цвета. Продукт заключен в стандартный корпус с двухрядным расположением выводов (DIP), что обеспечивает совместимость с различными методами монтажа, включая установку на панель и под легенды, расширяя его применимость в различных электронных сборках и пользовательских интерфейсах.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Устройство предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для ряда промышленных, коммерческих и потребительских применений. Его большая и яркая светоизлучающая область обеспечивает высокую видимость, что критически важно для индикаторов состояния, подсветки легенд и панелей, а также общего освещения в ограниченных пространствах. Низкое энергопотребление соответствует современным принципам энергоэффективного дизайна, а отличный контраст включения/выключения гарантирует четкое различие между активным и неактивным состояниями индикатора. Широкий угол обзора является значительным преимуществом для применений, где индикатор может просматриваться с различных позиций, а не только фронтально. Присущая светодиодной технологии твердотельная надежность означает, что устройство предлагает длительный срок службы, устойчивость к ударам и вибрации, а также стабильную работу с течением времени. Основные целевые рынки включают промышленные панели управления, приборы, потребительскую электронику, внутреннее освещение автомобилей и любые применения, требующие надежного и яркого индикаторного света.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание спецификаций устройства необходимо для правильной интеграции в схему. Параметры определяют рабочие границы и ожидаемую производительность в конкретных условиях.

2.1 Предельные эксплуатационные режимы

Эти режимы определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность на кристалл:75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое может рассеиваться в виде тепла каждым отдельным светодиодным кристаллом внутри корпуса без ухудшения характеристик.
• Пиковый прямой ток на кристалл:100 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, но только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0,1 мс. Превышение этого значения, даже кратковременное, может привести к катастрофическому отказу.
• Постоянный прямой ток на кристалл:25 мА при 25°C. Это рекомендуемый максимальный ток для непрерывной работы на постоянном токе. Для температур окружающей среды (Ta) выше 25°C применяется коэффициент снижения 0,33 мА/°C. Например, при 50°C максимальный постоянный ток составит примерно 25 мА - (0,33 мА/°C * 25°C) = 16,75 мА.
• Обратное напряжение на кристалл:5 В. Приложение обратного смещающего напряжения, превышающего это значение, может привести к пробою PN-перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство может функционировать и храниться в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1,6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки. Это критически важно для процессов волновой пайки или оплавления для предотвращения повреждения корпуса.

2.2 Электрические и оптические характеристики (при Ta=25°C)

Это типичные параметры производительности, измеренные в указанных условиях испытаний, описывающие ожидаемое поведение при нормальной работе.

• Средняя сила света (Iv):Минимум 43 мкд, типично 109 мкд при прямом токе (IF) 10 мА. Этот параметр категоризирован, что означает, что устройства сортируются на основе измеренного светового потока. Измерение производится с использованием датчика и фильтра, имитирующих фотопическую реакцию человеческого глаза (кривая МКО).
• Длина волны пикового излучения (λp):595 нм (нанометров) при IF=20 мА. Это длина волны, на которой оптическая мощность излучения максимальна.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм при IF=20 мА. Это указывает на спектральную чистоту или разброс длин волн излучаемого света. Меньшее значение указывает на более монохроматический (чистый цвет) свет.
• Доминирующая длина волны (λd):592 нм при IF=20 мА. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый человеческим глазом цвет света, который для этого устройства находится в янтарно-желтой области.
• Прямое напряжение (VF):Минимум 2,05 В, типично 2,6 В при IF=20 мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда через него протекает указанный ток. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (VR) 5 В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда устройство смещено в обратном направлении при максимальном значении.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании явно указано, что сила света является \"категоризированной\". Это относится к распространенной отраслевой практике, известной как сортировка (бининг). В процессе производства возникают естественные вариации в характеристиках полупроводниковых приборов. Чтобы обеспечить единообразие для конечного пользователя, светодиоды тестируются после производства и сортируются в разные группы или \"бины\" на основе ключевых параметров. Для LTL-6201KY основным сортируемым параметром являетсяСила света (Iv). В техническом описании указан диапазон (43-109 мкд при 10 мА), но в производстве устройства группируются в более узкие поддиапазоны (например, 43-55 мкд, 56-70 мкд и т.д.). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с известным, стабильным уровнем яркости для своего применения, что жизненно важно для продуктов, требующих единообразного внешнего вида нескольких индикаторов. Хотя в этом кратком описании явно не детализировано, другими распространенными параметрами сортировки для цветных светодиодов могут быть прямое напряжение (VF) и доминирующая длина волны (λd) для обеспечения цветовой однородности.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в предоставленном отрывке технического описания упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\", конкретные графики не включены в текст. Как правило, такие кривые для светодиода, подобного LTL-6201KY, включают:

• Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта нелинейная кривая показывает взаимосвязь между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нем. Это важно для проектирования схемы управления, поскольку небольшое изменение напряжения может вызвать большое изменение тока.
• Зависимость силы света от прямого тока:Этот график показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока накачки. Обычно он линеен в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах, а чрезмерный ток приводит к падению эффективности и ускоренному старению.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует снижение светового потока с ростом температуры перехода светодиода. Более высокие температуры обычно снижают световой поток и могут незначительно смещать длину волны.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную интенсивность излучаемого света в спектре длин волн, с центром вокруг пиковой длины волны 595 нм с определенной полушириной.

Разработчики должны обращаться к полному техническому описанию с этими графиками, чтобы понять поведение устройства в нестандартных условиях (разные токи, температуры) и оптимизировать производительность и надежность.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса и чертеж

Устройство использует прямоугольный корпус с двухрядным расположением выводов. Габаритный чертеж предоставляет критические размеры для разводки печатной платы (ПП), включая общую длину, ширину и высоту корпуса, расстояние между выводами (шаг), диаметр выводов и положение светового окна. Примечание указывает, что все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0,25 мм (0,01 дюйма), если не указано иное. Точное соблюдение этих размеров необходимо для правильной установки в вырезы панели и на печатную плату.

5.2 Расположение выводов и идентификация полярности

LTL-6201KY имеет 8 выводов. Распиновка следующая: 1-Катод A, 2-Анод A, 3-Анод B, 4-Катод B, 5-Катод D, 6-Анод D, 7-Анод C, 8-Катод C. Такая конфигурация предполагает, что прямоугольная линейка содержит несколько светодиодных кристаллов (вероятно, четыре, обозначенные A, B, C, D), соединенных по определенной схеме. Внутренняя принципиальная схема, хотя здесь и не детализирована, показала бы, как эти аноды и катоды соединены внутри. Правильная полярность имеет первостепенное значение; подключение светодиода в обратном смещении предотвратит его свечение и, если будет превышено максимальное обратное напряжение, может разрушить устройство. На корпусе, вероятно, есть физический маркер (выемка, точка или скошенный край) для идентификации вывода 1.

6. Рекомендации по пайке и сборке

В разделе предельных режимов указан ключевой параметр для пайки: температура корпуса не должна превышать 260°C более 3 секунд. Это стандартный рейтинг для многих компонентов в сквозном монтаже. Для волновой пайки скорость конвейера и температура предварительного нагрева должны контролироваться, чтобы соответствовать этому ограничению. Для ручной пайки следует использовать паяльник с регулировкой температуры и минимизировать время контакта с выводом. Рекомендуется паять не ближе 1,6 мм от пластикового корпуса, чтобы предотвратить тепловое повреждение. После пайки устройству следует дать остыть естественным образом. На всех этапах сборки следует соблюдать надлежащие процедуры обращения с ЭСР (электростатическим разрядом), чтобы предотвратить повреждение чувствительного полупроводникового перехода.

7. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

7.1 Типичные сценарии применения

• Промышленные панели управления:Индикаторы состояния оборудования, включения/выключения питания, аварийные сигналы и выбора режима.
• Приборы:Подсветка переключателей, шкал и циферблатов на измерительном оборудовании.
• Потребительская электроника:Индикаторы питания, лампочки состояния функций (например, запись, воспроизведение, отключение звука) на аудио/видео аппаратуре.
• Салон автомобиля:Подсветка переключателей на приборной панели, индикаторов переключения передач или общего освещения салона (где подходят цвет и яркость).
• Легенды и панели:Подсветка гравированных или печатных надписей на лицевых панелях, обеспечивающая профессиональный, равномерно освещенный вид.

7.2 Критические соображения по проектированию

• Ограничение тока:Светодиод — это прибор, управляемый током. Последовательный токоограничивающий резистор обязателен при питании от источника напряжения для установки рабочей точки (например, 10 мА или 20 мА согласно техническому описанию) и предотвращения теплового разгона. Номинал резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_источника - VF_светодиода) / I_желаемый.
• Тепловой режим:Хотя мощность мала, необходимо соблюдать кривую снижения номинала для постоянного тока. В условиях высокой температуры окружающей среды или в закрытых пространствах эффективный ток должен быть уменьшен, чтобы предотвратить превышение пределов температуры перехода, что влияет на световой поток и срок службы.
• Угол обзора:Широкий угол обзора полезен, но его необходимо учитывать в механическом дизайне. Свет может попадать в соседние области, что может быть желательно или потребует световодов/экранов для управления.
• Сортировка для единообразия:Для применений с несколькими индикаторами рекомендуется указывать у поставщика узкий диапазон силы света (бин), чтобы обеспечить равномерную яркость по всему изделию.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основным отличием LTL-6201KY является использованиетехнологии AlInGaPдля янтарно-желтого света. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что означает больше света при той же входной электрической мощности. Он также обеспечивает лучшую цветовую стабильность в зависимости от температуры и срока службы, а также более насыщенный, чистый цвет благодаря более узкой полуширине спектра. Прямоугольная форма линейки с большой излучающей площадью и корпусом DIP отличает ее от более мелких точечных светодиодов (например, круглых 3 мм или 5 мм) и альтернатив в корпусах для поверхностного монтажа (SMD), предлагая более простую обработку для сквозного монтажа и потенциально лучший отвод тепла через более длинные выводы.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод током 30 мА для большей яркости?

О: Максимальный номинальный постоянный ток составляет 25 мА при 25°C. Работа при 30 мА превышает этот номинал, что увеличит температуру перехода, снизит эффективность и значительно сократит срок службы устройства. Это не рекомендуется.

В: Прямое напряжение указано как \"мин. 2,05 В, типично 2,6 В\". Какое значение использовать для расчета моей схемы?

О: Для надежного дизайна используйте максимальное типичное значение (2,6 В), чтобы обеспечить достаточный запас по напряжению. Если вы используете минимальное значение (2,05 В) и получите устройство с более высоким VF, ваша схема может не обеспечить достаточный ток для достижения желаемой яркости.

В: Что означает \"категоризирован по световому потоку\" для моего заказа?

О: Это означает, что вы можете запросить устройства из определенного диапазона яркости (бина). Если ваше применение требует одинаковой яркости нескольких устройств, вам следует ознакомиться с подробным документом о сортировке поставщика и указать желаемый код бина Iv при заказе.

В: Могу ли я соединить четыре внутренних светодиодных кристалла последовательно?

О: Для подтверждения необходима внутренняя принципиальная схема. Данная распиновка предполагает независимые аноды и катоды для кристаллов A, B, C, D. Это обычно позволяет осуществлять индивидуальное управление или соединение в различных последовательно-параллельных комбинациях, но конфигурация должна быть проверена по схеме, чтобы избежать коротких замыканий.

10. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели состояния для сетевого маршрутизатора с четырьмя индикаторными лампами (Питание, Интернет, Wi-Fi, Ethernet).

LTL-6201KY выбран за его яркий, равномерный янтарный свет и широкий угол обзора. На печатной плате доступна шина питания 5 В. Целевой прямой ток 15 мА (компромисс между яркостью и потребляемой мощностью), и используя типичное VF 2,4 В, рассчитывается номинал токоограничивающего резистора: R = (5В - 2,4В) / 0,015А = 173,3 Ом. Выбран стандартный резистор 180 Ом. Собраны четыре идентичные схемы, по одной для каждого светодиода. Светодиоды установлены за лицевой панелью с лазерной гравировкой легенд. Поскольку светодиоды отсортированы по одинаковой интенсивности, все четыре индикатора выглядят для пользователя одинаково яркими. Широкий угол обзора обеспечивает видимость состояния даже когда маршрутизатор размещен на низкой полке.

11. Введение в принцип технологии

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет в процессе, называемом электролюминесценцией. Когда прямое напряжение прикладывается к PN-переходу полупроводникового материала (в данном случае AlInGaP), электроны из N-области рекомбинируют с дырками из P-области в обедненной зоне. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (частиц света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP имеет запрещенную зону, соответствующую свету в красной, оранжевой, янтарной и желтой частях видимого спектра. Использование прозрачной подложки GaAs позволяет большему количеству генерируемого света выходить из кристалла, улучшая общую эффективность извлечения света по сравнению с поглощающими подложками.

12. Тенденции развития технологии

Тенденция в технологии индикаторных светодиодов продолжается в направлении повышения эффективности, увеличения надежности и более компактного корпусирования. Хотя корпуса DIP для сквозного монтажа, такие как LTL-6201KY, остаются актуальными для определенных применений, требующих высокой мощности или простоты ручной сборки, отрасль в значительной степени перешла на корпуса для поверхностного монтажа (SMD) (например, 0603, 0805, PLCC) для автоматизированной сборки печатных плат, экономя место и стоимость. Для цветных светодиодов технологии AlInGaP для красно-оранжево-желтого и InGaN (нитрид индия-галлия) для сине-зелено-белого стали доминирующими благодаря их превосходным характеристикам. Будущие разработки могут быть сосредоточены на еще более высокой эффективности (больше люмен на ватт), улучшенной цветопередаче для белых светодиодов и интеграции управляющей электроники (например, драйверов постоянного тока) в сам светодиодный корпус (\"умные светодиоды\"). Однако фундаментальные принципы надежности, четких спецификаций в техническом описании и правильного теплового и электрического проектирования остаются неизменными и критически важными для успешной реализации.