Техническая спецификация (Datasheet) сверхъярких светодиодов T-13/4 (5 мм) - Диаметр 5 мм - Напряжение 2.0-2.4В - Мощность 120 мВт - Цвета от суперкрасного до желтого

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики серии сверхъярких светоизлучающих диодов (СИД) диаметром T-13/4 (5 мм). Это выводные компоненты, предназначенные для монтажа на печатные платы (ПП) или панели. Светодиоды изготовлены по технологии полупроводников на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) на подложке из арсенида галлия (GaAs) и заключены в прозрачный эпоксидный корпус. Данная серия характеризуется высокой силой светового потока и низким энергопотреблением, что делает её подходящей для применений, требующих высокой видимости и эффективности.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая сила света:Обеспечивает очень яркий световой поток, конкретные значения которого варьируются в зависимости от модели и цвета.
• Низкое энергопотребление:Эффективно работает при типичном прямом токе 20 мА.
• Высокий КПД:Обеспечивает значительный световой выход относительно электрической мощности на входе.
• Универсальный монтаж:Стандартная выводная конструкция, совместимая с монтажом на ПП или панели.
• Совместимость с ИС:Может управляться непосредственно интегральными схемами благодаря низким требованиям к току.
• Стандартный корпус:Популярный форм-фактор диаметром T-13/4 (5 мм).

1.2 Целевой рынок и применение

Эти светодиоды в первую очередь предназначены для применений, где требуется четкая и яркая индикация. Типичные области использования включают информационные табло и различные типы знаков, такие как дорожные знаки, где критически важна высокая видимость с большого расстояния.

2. Подробный анализ технических параметров

Рабочие характеристики этих светодиодов определяются несколькими ключевыми электрическими и оптическими параметрами, которые различаются между различными сериями продуктов (F, H, P, R), отличающимися углом обзора.

2.1 Предельно допустимые значения

Эти значения определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Все значения указаны при температуре окружающей среды (T_A) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (P_D):максимум 120 мВт.
• Пиковый прямой ток (I_FP):Составляет от 90 мА до 130 мА в зависимости от цветовой модификации, в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):50 мА для всех модификаций.
• Коэффициент снижения:0.6 мА/°C линейно от 70°C для прямого тока.
• Обратное напряжение (V_R):максимум 5 В (при I_R= 100 мкА).
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +100°C.
• Диапазон температур хранения:от -55°C до +100°C.
• Температура пайки выводов:260°C в течение 5 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм (0.063") от корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при T_A=25°C и I_F=20мА. Серии определяются углом обзора: серия F (8°), серия H (15°), серия P (22°) и серия R (30°). Сила света обратно пропорциональна углу обзора.

2.2.1 Серия F (угол обзора 8°)

• Сила света (I_v):Диапазон от 3200-5500 мкд (суперкрасный) до 4200-7800 мкд (другие цвета).
• Прямое напряжение (V_F):Обычно от 2.0В до 2.4В, для суперкрасного — от 1.9В до 2.3В.
• Пиковая длина волны (λ_P):В диапазоне от 588 нм (желтый) до 639 нм (суперкрасный).
• Доминирующая длина волны (λ_d):В диапазоне от 587 нм (желтый) до 631 нм (суперкрасный).
• Полуширина спектра (Δλ):В диапазоне от 15 нм до 20 нм.

2.2.2 Серия H (угол обзора 15°)

• Сила света (I_v):Диапазон от 1500-2400 мкд (суперкрасный) до 1900-3400 мкд (другие цвета).
• Электрические и спектральные характеристики (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) идентичны серии F.

2.2.3 Серия P (угол обзора 22°)

• Сила света (I_v):Диапазон от 880-1400 мкд (суперкрасный) до 1150-2000 мкд (другие цвета).
• Электрические и спектральные характеристики (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) идентичны сериям F и H.

2.2.4 Общие параметры

• Обратный ток (I_R):максимум 100 мкА при V_R= 5В.
• Емкость (C):типично 40 пФ при V_F= 0В, f = 1 МГц.

2.3 Объяснение системы сортировки

В спецификации указана система сортировки по силе света.

• Сортировка по силе света:Продукты классифицируются на два ранга (например, мин. и тип. значения). Конкретный код классификации сортировки указан на каждом индивидуальном упаковочном пакете.
• Сортировка по цвету/длине волны:Структура номера детали точно определяет цвет и соответствующие ему спектральные характеристики (например, "RK" для суперкрасного, "EK" для красного). Дополнительной сортировки в пределах одного цветового кода не предусмотрено.

3. Механическая информация и информация о корпусе

3.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет стандартный радиальный выводной корпус с линзой диаметром 5 мм (T-13/4).

• Диаметр корпуса:типично 5.0 мм.
• Расстояние между выводами:Измеряется в месте выхода выводов из корпуса.
• Выступающая смола:Под фланцем максимум 1.0 мм (0.04").
• Допуск:±0.25 мм (0.010"), если не указано иное.

3.2 Идентификация полярности

Компонент использует стандартную полярность светодиода. Более длинный вывод, как правило, является анодом (плюс), а более короткий — катодом (минус). Катод также может быть обозначен плоским срезом на ободке пластиковой линзы. Всегда проверяйте полярность перед пайкой, чтобы предотвратить повреждение от обратного смещения.

4. Рекомендации по пайке и сборке

4.1 Ручная или волновая пайка

Для выводного монтажа можно использовать стандартные методы волновой или ручной пайки.

• Температурный предел:Выводы могут выдерживать 260°C максимум в течение 5 секунд. Это измерение производится на расстоянии 1.6 мм (0.063") от пластикового корпуса светодиода.
• Управление теплом:Избегайте длительного воздействия тепла, чтобы предотвратить повреждение эпоксидного корпуса и внутреннего полупроводникового кристалла. При необходимости используйте теплоотвод (например, пинцет) на выводе между точкой пайки и корпусом светодиода.

4.2 Условия хранения

Для сохранения паяемости и целостности устройства храните светодиоды в оригинальных влагозащитных пакетах в среде, контролируемой в пределах указанного диапазона температур хранения от -55°C до +100°C. Избегайте сред с высокой влажностью или коррозионными газами.

5. Рекомендации по применению

5.1 Типичные сценарии применения

• Информационные табло и дисплеи:Идеально подходят для индикаторов состояния, бегущих строк или информационных панелей, где требуется высокая яркость для видимости при дневном свете.
• Дорожные и сигнальные знаки:Подходят для вспомогательных сигнальных огней, индикаторов пешеходных переходов или других дорожных применений, требующих определенных цветов (красный, янтарный, желтый).
• Промышленные индикаторы:Сигнальные лампы состояния машин, предупреждающие индикаторы на панелях управления.
• Потребительская электроника:Индикаторы питания, подсветка для небольших дисплеев.

5.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор. Рассчитайте номинал резистора на основе напряжения питания (V_CC), прямого напряжения светодиода (V_F) и желаемого прямого тока (I_F, обычно 20 мА). Формула: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Выбор угла обзора:Выбирайте серию на основе требуемой диаграммы направленности. Используйте узкоугольные (8°, серия F) для направленного наблюдения на большие расстояния. Используйте более широкие углы (22°, серия P, 30°, серия R) для более широкого, рассеянного освещения.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, убедитесь, что рабочая температура окружающей среды не превышает 100°C. Для конструкций с несколькими светодиодами или в условиях высоких температур учитывайте расстояние между ними и возможный поток воздуха.
• Защита от обратного напряжения:Хотя светодиод может выдерживать до 5В в обратном направлении, хорошей практикой является избегать воздействия обратного смещения. В цепях переменного тока или с изменяющейся полярностью включите обратно-параллельный диод для защиты.

6. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами 5 мм старого поколения (например, использующими технологию GaP или GaAsP), эта серия на основе AlInGaP предлагает значительные преимущества:

• Более высокий КПД и яркость:Технология AlInGaP обеспечивает превосходную световую отдачу, что приводит к значительно более высокой силе света при том же токе управления.
• Улучшенная насыщенность цвета:Спектральные характеристики (более узкая полуширина) могут обеспечивать более чистые и насыщенные цвета, особенно в красном и янтарном диапазоне.
• Более широкий выбор углов обзора:Наличие нескольких четко определенных углов обзора (8°, 15°, 22°, 30°) на основе одной и той же базовой технологии позволяет разработчикам точно настраивать распределение света для своего применения, не меняя электрических или цветовых свойств светодиода.

7. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

7.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P)— это длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого светодиодом света достигает максимума.Доминирующая длина волны (λ_d)получается из диаграммы цветности CIE; это длина волны чистого спектрального цвета, соответствующего воспринимаемому цвету света светодиода. Для светодиодов с широким спектром эти значения могут различаться. Доминирующая длина волны часто более точно отражает цвет, воспринимаемый человеком.

7.2 Как выбрать между сериями F, H, P?

Выбор в первую очередь основан на требуемой диаграмме направленности и интенсивности.Серия F (8°)концентрирует свет в очень узкий, интенсивный луч, идеально подходящий для индикации на больших расстояниях.Серия H (15°)предлагает хороший баланс интенсивности и рассеивания.Серия P (22°)иСерия R (30°)обеспечивают гораздо более широкий, рассеянный свет, подходящий для освещения площадей или широкоугольного обзора. Сила света уменьшается с увеличением угла обзора.

7.3 Можно ли управлять этими светодиодами без токоограничивающего резистора?

No.Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Их прямое напряжение имеет допуск и отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с повышением температуры). Прямое подключение к источнику напряжения вызовет чрезмерный ток, потенциально превышающий предельно допустимое значение постоянного прямого тока (50 мА) и разрушающий устройство. Последовательный резистор обязателен для стабильной и безопасной работы.

7.4 Что означает линза "Water Clear"?

Линза "Water Clear" или нерассеивающая является абсолютно прозрачной. Это позволяет проецировать полную интенсивность светодиодного кристалла, обеспечивая максимально возможную силу света и более четкую диаграмму направленности (как в узкоугольных вариантах). Она не рассеивает свет, как это делает рассеивающая (матово-белая) линза.

8. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование высоковидимого, питаемого от батареи индикатора "ВКЛ" для уличного оборудования, который должен быть виден при прямом солнечном свете. Цвет индикатора должен быть красным.

Выбор проектных решений:

1. Выбор светодиода:ВыбираемLTL2F3VEKNT(Красный, угол обзора 8°, серия F). Узкий луч 8° концентрирует силу света (типично 1900-3100 мкд) в плотное пятно, максимизируя воспринимаемую яркость для наблюдателя прямо напротив. Красный цвет является стандартным для индикаторов "питание включено".
2. Схема управления:Устройство питается от шины 5В. Используя типичное V_F2.4В и целевой I_F20 мА: R = (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Будет использован стандартный резистор 130 Ом или 150 Ом мощностью 1/4 Вт, включенный последовательно.
3. Компоновка:Выводной светодиод размещается на передней панели. Токоограничивающий резистор может быть размещен на основной печатной плате. Убедитесь, что полярность светодиода правильно ориентирована во время сборки.
4. Результат:Очень яркий, сфокусированный красный точечный индикатор, потребляющий всего 20 мА * 2.4 В = 48 мВт мощности, что хорошо в пределах номинала устройства 120 мВт, обеспечивая долгосрочную надежность.

9. Введение в технологический принцип

Эти светодиоды основаны наполупроводниковом материале фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP), выращенном на подложке из арсенида галлия (GaAs). Принцип работы — электролюминесценция.

1. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область.
2. В активном слое AlInGaP происходит рекомбинация электронов и дырок. Энергия, выделяемая при этой рекомбинации, излучается в виде фотонов (света).
3. Конкретный цвет света (длина волны) определяется шириной запрещенной зоны сплава AlInGaP, которая контролируется точными соотношениями алюминия, индия, галлия и фосфора во время роста кристалла. Добавление большего количества алюминия и индия увеличивает ширину запрещенной зоны, смещая излучаемый свет от красного к желтому/зеленому.
4. Прозрачный эпоксидный корпус действует как линза, формируя световой поток и обеспечивая механическую и экологическую защиту для хрупкого полупроводникового кристалла.

10. Тенденции развития

Хотя данная спецификация представляет собой зрелый и широко используемый продукт, технология светодиодов продолжает развиваться. Тенденции, актуальные для данного класса устройств, включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении и производственных процессах приводят к повышению световой отдачи (больше люмен на ватт), что позволяет либо увеличить яркость при том же токе, либо получить ту же яркость при меньшем энергопотреблении.
• Цветовая однородность и сортировка:Достижения в эпитаксиальном росте и контроле процессов позволяют добиться более узкого распределения по длине волны и силе света, уменьшая необходимость в обширной сортировке и обеспечивая более стабильные характеристики от устройства к устройству.
• Инновации в корпусах:Хотя корпус T-13/4 остается стандартом для выводных применений, в отрасли в целом наблюдается переход к корпусам для поверхностного монтажа (SMD) для большинства новых разработок из-за их меньшего размера и пригодности для автоматизированной сборки. Тем не менее, выводные светодиоды сохраняют важность при прототипировании, в образовательных наборах и в применениях, требующих высокой надежности или ручной сборки.
• Расширение цветового диапазона:Разработка новых полупроводниковых материалов (таких как InGaN для синего/зеленого/белого) дополнила AlInGaP, позволив создавать полноцветные дисплеи. Для монохромных индикаторов AlInGaP остается доминирующей технологией для высокоярких красных, оранжевых и янтарных светодиодов.