Техническая спецификация двухцветного светодиода T-1 3/4 - Диаметр 5.0мм - Напряжение 2.0-2.6В - Мощность 75-120мВт - Красный/Зеленый

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики двухцветного сквозного светодиодного компонента в стандартном рассеивающем корпусе T-1 3/4 (5мм). Устройство объединяет два различных полупроводниковых кристалла в одном корпусе: один излучает в красном спектре с использованием технологии AllnGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), а другой излучает в зеленом спектре с использованием технологии GaP (фосфид галлия). Такая конструкция позволяет получать два цвета от одного компонента, что полезно для индикаторов состояния, двухпозиционных сигналов и простых многоцветных дисплеев. Белый рассеивающий линза обеспечивает широкий угол обзора и мягкий, равномерно рассеянный свет. Продукт предназначен для индикаторных применений общего назначения в потребительской электронике, промышленных системах управления и приборах.

1.1 Ключевые преимущества

• Два источника цвета:Интеграция красного и зеленого кристаллов в одном корпусе экономит место на плате и упрощает сборку по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов.
• Согласованный выход:Кристаллы подобраны и согласованы для обеспечения однородных характеристик светового потока, гарантируя стабильный внешний вид в применении.
• Надежность твердотельного устройства:Светодиоды обеспечивают длительный срок службы, обычно превышающий 50 000 часов, благодаря отсутствию нитей накаливания или движущихся частей.
• Низкое энергопотребление:Работает при стандартных низких токах (например, 20мА), что делает его энергоэффективным и подходящим для устройств с питанием от батарей.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт производится без содержания свинца и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена для надежной работы.

• Рассеиваемая мощность (P_d):75 мВт для красного кристалла, 120 мВт для зеленого кристалла. Это максимальное количество мощности, которое светодиодный кристалл может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА для обоих цветов. Это максимальный постоянный ток, который можно прикладывать непрерывно.
• Пиковый прямой ток:90 мА для обоих цветов, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1мс). Это позволяет создавать кратковременные вспышки высокой интенсивности.
• Коэффициент снижения мощности:0.4 мА/°C для обоих цветов. При температуре окружающей среды выше 50°C максимально допустимый постоянный ток должен быть линейно уменьшен на этот коэффициент для предотвращения перегрева.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать пробой p-n перехода.
• Рабочая и температура хранения:от -55°C до +100°C. Устройство может храниться и работать в этом полном диапазоне.
• Температура пайки выводов:260°C в течение 5 секунд, измеряется на расстоянии 2.0мм от корпуса светодиода. Это определяет технологическое окно для ручной или волновой пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при T_A=25°C и I_F=20мА, что представляет нормальные условия эксплуатации.

• Сила света (I_v):Ключевая мера воспринимаемой яркости.
  • Красный (AllnGaP):Типичное значение 180 мкд, диапазон от минимум 110 мкд до максимум 310 мкд.
  • Зеленый (GaP):Типичное значение 50 мкд, диапазон от минимум 30 мкд до максимум 85 мкд.
  • Гарантия включает допуск ±15% на эти значения.
• Угол обзора (2θ_1/2):Приблизительно 30 градусов для обоих цветов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения. Рассеивающая линза создает такую широкую характеристику обзора.
• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на светодиоде при работе.
  • Красный:Типичное 2.4В (диапазон 2.0В - 2.4В).
  • Зеленый:Типичное 2.6В (диапазон 2.1В - 2.6В).
  • Разница в V_Fобусловлена различной шириной запрещенной зоны материалов AllnGaP и GaP.
• Длина волны:
  • Пиковая длина волны излучения (λ_p):Длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Красный: ~650 нм. Зеленый: ~565 нм.
  • Доминирующая длина волны (λ_d):Единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет. Красный: 634-644 нм. Зеленый: 563-580 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Ширина полосы излучаемого света. Красный: ~20 нм. Зеленый: ~30 нм. Более узкая полуширина указывает на более спектрально чистый цвет.
• Обратный ток (I_R):< 100 мкА при V_R=5В. Это небольшой ток утечки, когда светодиод смещен в обратном направлении.
• Емкость (C):Измеряется при нулевом смещении. Красный: ~80 пФ. Зеленый: ~35 пФ. Этот параметр может быть важен в высокочастотных коммутационных приложениях.

3. Объяснение системы сортировки

Для управления естественными вариациями в процессе производства полупроводников светодиоды сортируются по группам производительности. Данная деталь использует двухсимвольный код группы (X-X), представляющий группу силы света для красного и зеленого кристаллов соответственно.

3.1 Сортировка по силе света

Группы красного кристалла (AllnGaP):

F: 110 - 140 мкд

G: 140 - 180 мкд

H: 180 - 240 мкд

J: 240 - 310 мкд

Группы зеленого кристалла (GaP):

A: 30 - 38 мкд

B: 38 - 50 мкд

C: 50 - 65 мкд

D: 65 - 85 мкд

Пример:Код группы \"H-B\" указывает на красный кристалл из группы H (180-240 мкд), спаренный с зеленым кристаллом из группы B (38-50 мкд). Конструкторы могут указывать группы, чтобы обеспечить единообразие яркости среди нескольких устройств в сборке. К каждому пределу группы применяется допуск ±15%.

4. Анализ рабочих характеристик

Хотя в спецификации указаны конкретные графики (Рис.1, Рис.6), их общие следствия анализируются здесь на основе стандартной физики светодиодов.

4.1 Зависимость силы света от прямого тока (I-V кривая)

Световой выход (I_v) приблизительно пропорционален прямому току (I_F) в значительном диапазоне. Работа выше рекомендуемых 20мА увеличит яркость, но также вызовет большее выделение тепла, что потенциально сократит срок службы и изменит цвет. Работа ниже 20мА приведет к уменьшению яркости. Зависимость линейна только в определенных пределах; при очень высоких токах эффективность падает (снижение светоотдачи).

4.2 Температурная зависимость

Рабочие характеристики светодиода чувствительны к температуре.

• Прямое напряжение (V_F):Уменьшается с ростом температуры перехода. Имеет небольшой отрицательный температурный коэффициент.
• Сила света (I_v):Уменьшается с ростом температуры перехода. Высокие температуры окружающей среды или чрезмерный ток, приводящий к саморазогреву, снизят световой выход. Коэффициент снижения мощности (0.4 мА/°C выше 50°C) применяется для управления этим тепловым эффектом.
• Длина волны:Пиковая и доминирующая длины волн обычно слегка смещаются (обычно в сторону более длинных волн) с увеличением температуры.

4.3 Спектральное распределение

Упомянутый график спектрального распределения (Рис.1) показал бы относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны для каждого кристалла. Красный кристалл AllnGaP обычно демонстрирует более узкий, симметричный пик с центром около 650 нм. Зеленый кристалл GaP имеет более широкий пик около 565 нм. Доминирующая длина волны рассчитывается из этого спектра с использованием колориметрических стандартов CIE для определения воспринимаемого оттенка.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство использует стандартный радиальный корпус T-1 3/4 с белой рассеивающей эпоксидной линзой. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (дюймы приведены в скобках).
• Стандартный допуск ±0.25мм (±0.010\") применяется, если не указано иное.
• Смола под фланцем может выступать максимум на 1.0мм.
• Расстояние между выводами измеряется в точке выхода выводов из корпуса, что критично для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Идентификация полярности и формовка выводов

Обычно более длинный вывод обозначает анод (положительная сторона). Для двухцветного светодиода с двумя анодами и общим катодом (или наоборот, в зависимости от внутренней схемы) распиновка определяется внутренней схемой в спецификации. При формовке выводов изгиб должен быть выполнен на расстоянии не менее 3мм от основания линзы, чтобы избежать напряжения на уплотнении. Формовка должна выполняться при комнатной температуре и до процесса пайки.

5.3 Поперечное сечение и материалы

Компонент состоит из:

1. Выводная рамка:Железный сплав с медным и серебряным покрытием, с финишным лужением для улучшения паяемости.
2. Крепление кристалла:Эпоксидная паста, наполненная серебром, прикрепляет полупроводниковые кристаллы к выводной рамке.
3. Светодиодные кристаллы:Отдельные кристаллы AllnGaP (Красный) и GaP (Зеленый).
4. Соединительный провод:Золотой провод соединяет верхнюю часть кристаллов с соответствующими стойками выводной рамки.
5. Заливка:Эпоксидная смола с отвердителем формирует рассеивающую линзу и обеспечивает защиту от окружающей среды.
6. Вес изделия:Приблизительно 0.36 грамма.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры процесса пайки

Ручная пайка (паяльником):

• Температура: максимум 350°C - 400°C.
• Время: максимум 3.0 секунды на вывод.
• Расстояние: Поддерживайте зазор не менее 2.0мм от основания линзы до точки пайки.

Волновая пайка:

• Температура предварительного нагрева: максимум < 100°C.
• Время предварительного нагрева: максимум < 60 секунд.
• Температура волны припоя: максимум < 260°C.
• Время контакта: максимум < 5 секунд.

Критическое предупреждение:Чрезмерная температура или время могут расплавить эпоксидную линзу, вызвать внутреннее расслоение или разрушить полупроводниковый переход. Никогда не погружайте линзу в припой.

6.2 Хранение и обращение

• Условия хранения:Не должны превышать 30°C и 70% относительной влажности.
• Срок годности:После извлечения из оригинального влагозащитного пакета компоненты должны быть использованы в течение трех месяцев.
• Длительное хранение:Для длительного хранения вне оригинальной упаковки храните в герметичном контейнере с осушителем или в атмосфере азота.
• Очистка:Используйте только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA). Избегайте агрессивной или ультразвуковой очистки, которая может создать напряжение в корпусе.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Компоненты упакованы в антистатические пакеты для предотвращения повреждения от электростатического разряда.

• Базовая единица:500 штук или 250 штук в упаковочном пакете.
• Внутренняя коробка:Содержит 16 упаковочных пакетов, всего 8 000 штук.
• Внешняя коробка (транспортная):Содержит 8 внутренних коробок, всего 64 000 штук.
• В любой отгрузочной партии только последняя упаковка может содержать неполное количество.

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали LTL30EKDFGJ следует внутренней системе кодирования. Хотя полная логика здесь не раскрывается, она обычно кодирует атрибуты, такие как тип корпуса (T-1 3/4), цвет (Двухцветный), стиль линзы (Рассеивающая) и конкретные коды групп интенсивности (например, \"J\" для красного, подразумевается контекстом). Суффикс \"FGJ\", вероятно, относится к группировке по производительности.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот двухцветный светодиод идеально подходит для применений, требующих двухпозиционной индикации из одной точки:

• Индикаторы состояния:Питание включено (Зеленый) / Ожидание (Красный) или Норма (Зеленый) / Неисправность (Красный).
• Двухпозиционные сигналы тревоги:Предупреждение (Мигающий красный) / Норма (Зеленый).
• Простые дисплеи:Базовые панельные лампы, подсветка для переключателей или надписей, где требуются два цвета.
• Потребительская электроника:Индикация статуса зарядки, индикаторы подключения на маршрутизаторах, модемах или аудиооборудовании.
• Промышленные системы управления:Индикаторы состояния машины, сигналы готовности/неготовности.

8.2 Соображения по проектированию схемы

Токовое управление обязательно:Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Прямое напряжение (V_F) имеет допуск и изменяется с температурой. Не рекомендуется подключать светодиоды напрямую к источнику напряжения или параллельно без индивидуального ограничения тока, так как небольшие различия в V_Fвызовут значительный дисбаланс в распределении тока и яркости.

Рекомендуемая схема (Модель A):Используйте последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиодного кристалла (или каждого цветового канала двухцветного светодиода). Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Например, при питании 5В, для зеленого светодиода (V_F~2.6В) при 20мА: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ом. Это обеспечивает стабильную и согласованную яркость.

Управление теплом:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте адекватную вентиляцию при использовании в условиях высокой температуры окружающей среды или в закрытых пространствах. Соблюдайте рекомендации по снижению тока выше 50°C.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с использованием двух дискретных одноцветных светодиодов, это интегрированное двухцветное решение предлагает явные преимущества:

• Эффективность использования пространства:Одно посадочное место компонента против двух.
• Простота сборки:Одна операция установки и пайки против двух, что снижает стоимость и потенциальные дефекты.
• Оптическое совмещение:Гарантирует, что красный и зеленый источники расположены в одном месте, обеспечивая единую визуальную точку.

По сравнению с трехцветным (RGB) светодиодом, это устройство проще, часто имеет более высокий световой выход на цвет благодаря выделенным кристаллам и требует меньше линий управления (2 анода против 3 для RGB с общим катодом), что делает его подходящим для применений, где требуются только два различных состояния без сложностей смешения цветов.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера?

О: Это зависит от возможности вывода источника/стока тока. Большинство выводов МК могут выдавать/потреблять до 20-25мА, что соответствует типичному току светодиода. Однако вы ОБЯЗАТЕЛЬНО должны включить последовательный резистор для ограничения тока. Никогда не подключайте светодиод напрямую между выводом МК и питанием или землей.

В2: Почему типичные прямые напряжения для красного и зеленого разные?

О: Прямое напряжение определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Фосфид галлия (GaP, Зеленый) имеет большую ширину запрещенной зоны, чем фосфид алюминия-индия-галлия (AllnGaP, Красный), что требует немного более высокого напряжения для \"открытия\" и проведения тока.

В3: Что означает код группы, и нужно ли мне его указывать?

О: Код группы (например, H-B) указывает гарантированный диапазон силы света для красного и зеленого кристаллов. Для применений, где критична равномерная яркость среди нескольких устройств (например, панель одинаковых индикаторов), указание узкой группы важно. Для некритичных одиночных индикаторов допустим более широкий диапазон группы.

В4: Как определить анод и катод для каждого цвета?

О: Конкретная распиновка (общий анод или общий катод) определяется внутренней принципиальной схемой, которую следует уточнить в полной спецификации. Обычно для трехвыводного двухцветного светодиода средний вывод является общим, а два внешних вывода предназначены для отдельных цветов.

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Двухпозиционный индикатор питания

Сценарий:Устройству нужен один индикатор для отображения \"Сетевое питание присутствует\" (Зеленый) и \"Зарядка аккумулятора\" (Красный).

Реализация:Используйте двухцветный светодиод. Подключите анод зеленого через резистор к стабилизированной линии 5В, которая активна при наличии сетевого питания. Подключите анод красного через резистор к управляющему сигналу от цепи зарядки, который становится высоким во время зарядки. Используйте общий катод, подключенный к земле. Простой транзистор или логический элемент может управлять анодами, если управляющие сигналы слабые.

11.2 Простая двухпозиционная система оповещения

Сценарий:Сенсорному модулю требуется визуальное оповещение: постоянный зеленый для \"Норма\"