Техническая документация на сквозной светодиод LTL1CHKGTLC диаметром 3.1 мм - Зеленый цвет - Прямое напряжение 2.4В - Рассеиваемая мощность 75мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоэффективного зеленого сквозного светодиода. Устройство предназначено для применения в качестве индикаторов общего назначения, где требуются надежная работа, низкое энергопотребление и высокая сила света. Основные целевые рынки включают потребительскую электронику, панели промышленного управления, коммуникационное оборудование и различные бытовые приборы, требующие индикации состояния.

Ключевые преимущества данного светодиодного компонента включают его соответствие бессвинцовым и экологическим стандартам RoHS, обеспечение высокой силы света в компактном корпусе диаметром 3.1 мм. Он отличается низким энергопотреблением и совместим с интегральными схемами благодаря низкому требуемому току, что делает его подходящим для современных электронных конструкций.

2. Глубокое объективное толкование 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 рекомендуется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое светодиод может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (T_A) 25°C.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Максимальный непрерывный ток, который может протекать через светодиод.
• Пиковый прямой ток:60 мА. Это допустимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для кратковременного достижения более высокой светоотдачи без перегрева.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать немедленный пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +100°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод предназначен для работы.
• Температура пайки выводов:260°C в течение 5 секунд, измеренная на расстоянии 2.0 мм от корпуса светодиода. Это определяет тепловой профиль для ручной или волновой пайки.

2.2 Электрические / Оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при T_A=25°C, определяющие нормальное рабочее поведение устройства.

• Сила света (I_V):от 18 до 52 мкд (от минимального до максимального) при испытательном токе (I_F) 2 мА. Этот широкий диапазон управляется через систему сортировки (см. Раздел 3). Интенсивность измеряется с помощью датчика, отфильтрованного в соответствии с фотопической реакцией человеческого глаза (кривая МКО).
• Прямое напряжение (V_F):от 2.1В до 2.4В (типичное) при I_F= 2 мА. Этот параметр имеет решающее значение для проектирования токоограничивающего резистора в схеме управления.
• Угол обзора (2θ_1/2):45 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего значения, измеренного на оси. Угол 45° обеспечивает достаточно широкий конус обзора.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):575 нм. Длина волны, на которой спектральная мощность излучения является наибольшей.
• Доминирующая длина волны (λ_d):572 нм. Это значение получено из диаграммы цветности МКО и представляет собой воспринимаемый цвет света, который является чистым зеленым.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):11 нм. Это указывает на спектральную чистоту; более узкая ширина означает более насыщенный, чистый цвет.
• Обратный ток (I_R):максимум 100 мкА при V_R= 5В.
• Емкость (C):типично 40 пФ при нулевом смещении и частоте 1 МГц, что актуально для высокочастотных коммутационных приложений.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия яркости и цвета для конечных пользователей светодиоды сортируются в группы (бины) на основе измеренных характеристик.

3.1 Сортировка по силе света

Единицы измерения - милликанделы (мкд), измеренные при 2 мА. Допуск для каждого предела бина составляет ±15%.

• Бин 3Y:18 мкд (Мин) до 23 мкд (Макс)
• Бин 3Z:23 мкд до 30 мкд
• Бин A:30 мкд до 38 мкд
• Бин B:38 мкд до 52 мкд

Код бина указан на упаковочном пакете, что позволяет разработчикам выбирать светодиоды с определенным диапазоном яркости для своего применения.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения - нанометры (нм), измеренные при 2 мА. Допуск для каждого предела бина составляет ±1 нм. Это обеспечивает очень жесткий контроль над воспринимаемым зеленым цветом.

• Бин H06:566.0 нм до 568.0 нм
• Бин H07:568.0 нм до 570.0 нм
• Бин H08:570.0 нм до 572.0 нм
• Бин H09:572.0 нм до 574.0 нм
• Бин H10:574.0 нм до 576.0 нм
• Бин H11:576.0 нм до 578.0 нм

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типичные характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, их значение анализируется ниже.

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

Вольт-амперная характеристика является нелинейной. Для светодиода на основе AlInGaP, такого как этот, прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент. Это означает, что с увеличением температуры перехода прямое напряжение, необходимое для достижения того же тока, немного уменьшается. Эта характеристика важна для проектирования схемы управления с постоянным током, чтобы обеспечить стабильную светоотдачу.

4.2 Сила света в зависимости от прямого тока

Световой поток (сила света) примерно пропорционален прямому току в типичном рабочем диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения (эффект "droop"). Работа на рекомендованном постоянном токе или ниже него обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Светоотдача светодиодов уменьшается с повышением температуры перехода. Для материалов AlInGaP этот эффект теплового тушения значителен. Разработчики должны учитывать тепловое управление, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе светодиода на высоких токах, чтобы поддерживать постоянную яркость.

4.4 Спектральное распределение

Приведенный спектральный график показал бы пик примерно на 575 нм с типичной полушириной 11 нм. Доминирующая длина волны 572 нм определяет воспринимаемую точку зеленого цвета на диаграмме МКО.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство размещено в стандартном круглом сквозном корпусе диаметром 3.1 мм. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (дюймы указаны в скобках).
• Стандартный допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное.
• Максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1.0 мм.
• Расстояние между выводами измеряется в точке выхода выводов из корпуса, что критически важно для разводки печатной платы.

5.2 Идентификация полярности

Для сквозных светодиодов катод обычно идентифицируется по плоскому краю на ободке линзы или по более короткому выводу. Техническое описание подразумевает стандартную отраслевую практику; более длинный вывод - это анод (+), а более короткий вывод - катод (-). Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение имеет решающее значение для предотвращения повреждений и обеспечения надежности.

6.1 Условия хранения

Светодиоды должны храниться в среде, не превышающей 30°C и 70% относительной влажности. Если они извлечены из оригинального влагозащитного пакета, их следует использовать в течение трех месяцев. Для более длительного хранения вне оригинальной упаковки используйте герметичный контейнер с осушителем или азотную среду.

6.2 Формовка выводов

• Изгиб должен производиться в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода.
• Не используйте основание выводной рамки в качестве точки опоры.
• Формовка выводов должна выполняться при комнатной температуре идопроцесса пайки.
• При установке на печатную плату применяйте минимально необходимую силу зажима, чтобы избежать механического напряжения на корпусе.

6.3 Процесс пайки

• Соблюдайте минимальный зазор 2 мм от основания линзы до точки пайки. Никогда не погружайте линзу в припой.
• Избегайте приложения внешнего напряжения к выводам, пока светодиод горячий после пайки.
• Рекомендуемые условия пайки:
  • Ручная пайка (паяльником):Максимальная температура 300°C, максимальное время 3 секунды на вывод (только один раз).
  • Волновая пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 100°C до 60 секунд. Температура волны припоя максимум 260°C в течение максимум 5 секунд.
• Чрезмерная температура или время могут деформировать линзу или вызвать катастрофический отказ.

6.4 Очистка

Если очистка необходима, используйте только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт. Агрессивные химические вещества могут повредить материал линзы.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Стандартный процесс упаковки выглядит следующим образом:

• Светодиоды упакованы в пакеты по 1000, 500 или 250 штук.
• Десять (10) упаковочных пакетов помещаются во внутреннюю коробку (всего 10 000 штук).
• Восемь (8) внутренних коробок упаковываются во внешнюю транспортную коробку (всего 80 000 штук).
• В пределах партии отгрузки только последняя упаковка может содержать неполное количество.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот светодиод подходит для широкого спектра индикаторных применений, включая, но не ограничиваясь:

• Индикаторы состояния питания на потребительской электронике (телевизоры, аудиооборудование, зарядные устройства).
• Сигнальные и статусные лампы на сетевых маршрутизаторах, модемах и коммуникационных устройствах.
• Панельные индикаторы на промышленных системах управления, испытательном оборудовании и приборах.
• Подсветка переключателей, кнопок и надписей в бытовых приборах.

Важное примечание:В техническом описании четко указано, что этот светодиод предназначен для обычного электронного оборудования. Применения, требующие исключительной надежности, особенно там, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицина, безопасность транспорта), требуют предварительной консультации с производителем.

8.2 Проектирование схемы управления

Светодиоды - это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости при использовании нескольких светодиодовнастоятельно рекомендуетсяпоследовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода (Схема A).

• Схема A (Рекомендуемая):Каждый светодиод имеет свой собственный последовательный резистор, подключенный к источнику напряжения. Это компенсирует естественное разброс прямого напряжения (V_F) от одного светодиода к другому, гарантируя, что каждый получает одинаковый ток и, следовательно, имеет схожую яркость.
• Схема B (Не рекомендуется):Несколько светодиодов, подключенных параллельно с одним общим резистором. Из-за разброса V_Fток не будет делиться поровну, что приведет к заметным различиям в яркости между светодиодами.

Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз технического описания (2.4В) для консервативного проектирования, гарантирующего, что ток не превысит желаемый I_F.

8.3 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду. Повреждение от ЭСР может проявляться в виде высокого обратного тока утечки, низкого прямого напряжения или невозможности свечения при низких токах.

Меры предосторожности:

• Операторы должны носить токопроводящие браслеты или антистатические перчатки.
• Все оборудование, рабочие места и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены.
• Используйте ионизатор для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе.

Проверочный тест на ЭСР:Чтобы проверить подозрительный светодиод, измерьте его прямое напряжение при очень низком токе (например, 0.1 мА). \"Хороший\" светодиод AlInGaP должен иметь V_Fболее 1.4В при этих условиях испытания.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Этот зеленый светодиод на основе AlInGaP предлагает определенные преимущества:

• по сравнению с традиционными зелеными светодиодами GaP:Технология AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность и более насыщенный, чистый зеленый цвет (доминирующая длина волны ~572 нм) по сравнению с желтовато-зеленым цветом старых светодиодов GaP.
• по сравнению с зелеными светодиодами InGaN:Хотя светодиоды InGaN могут достигать очень высокой яркости, светодиоды AlInGaP часто имеют превосходные характеристики в спектре от янтарного до красного и на определенных зеленых длинах волн, с потенциально более низким прямым напряжением и отличной стабильностью.
• Ключевые отличительные особенности:Сочетание корпуса 3.1 мм, четко определенного угла обзора 45°, комплексной системы сортировки как по интенсивности, так и по длине волны, а также четких предостережений по применению делает этот светодиод надежным и предсказуемым выбором для стандартного индикаторного использования.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 5В без резистора?

Нет, это уничтожит светодиод.Светодиод имеет очень низкое динамическое сопротивление при прямом смещении. Подключение его напрямую к источнику напряжения, например 5В, вызовет чрезмерный ток, значительно превышающий абсолютный максимальный рейтинг 30 мА постоянного тока, что приведет к немедленному перегреву и отказу. Последовательный токоограничивающий резистор всегда требуется при использовании источника напряжения.

10.2 Почему такой широкий диапазон силы света (18-52 мкд)?

Этот диапазон представляет общий разброс по всему производственному распределению. Отдельные светодиоды сортируются в конкретные \"бины\" (3Y, 3Z, A, B) с гораздо более узкими диапазонами. Указывая требуемый код бина при заказе, разработчики могут обеспечить единообразие яркости всех устройств в своей производственной партии.

10.3 В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P):Физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Это самая высокая точка на графике спектрального излучения.
Доминирующая длина волны (λ_d):Расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма МКО). Это длина волны чистого монохроматического света, который казался бы такого же цвета, как излучение светодиода. λ_dболее актуальна для описания воспринимаемого цвета, поэтому она используется для сортировки.

10.4 Как выбрать правильный ток для моего применения?

Испытательное условие - 2 мА, что является распространенным низкоточным рейтингом для индикаторных светодиодов. Для стандартной яркости индикатора типична работа в диапазоне от 2 мА до 10 мА. Для более высокой яркости можно приблизиться к максимальному постоянному току 20 мА, но необходимо учитывать увеличение рассеиваемой мощности (P_d= V_F* I_F), чтобы она оставалась ниже 75 мВт, особенно при более высоких температурах окружающей среды. Всегда обращайтесь к кривой снижения номинальных характеристик (линейная от 50°C со скоростью 0.4 мА/°C).

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий:Проектирование индикатора \"ВКЛ\" питания для устройства, питаемого от сетевого адаптера постоянного тока 12В. Требуется один зеленый светодиод.

1. Выбор параметров:Цель - четко видимый, но не ослепляющий индикатор. Выберите рабочий ток (I_F) 5 мА.
2. Расчет резистора:Используйте максимальное V_F2.4В для безопасного проектирования.
   R = (V_{питания}- V_F) / I_F= (12В - 2.4В) / 0.005А = 9.6В / 0.005А = 1920 Ом.
   Ближайшее стандартное значение резистора серии E24 - 1.8 кОм или 2.2 кОм. Выбор 2.2 кОм даст немного меньший ток (~4.36 мА), что приемлемо и увеличивает срок службы.
3. Проверка рассеиваемой мощности: P_{на резисторе}= I_F²* R = (0.00436)²* 2200 ≈ 0.042 Вт. Стандартный резистор мощностью 1/8 Вт (0.125 Вт) или 1/4 Вт более чем достаточен.
   P_LEDна светодиоде_F* I_F≈ 2.4В * 0.00436А ≈ 0.0105 Вт (10.5 мВт), что значительно ниже максимальных 75 мВт.
4. Разводка печатной платы:Поместите резистор последовательно с анодом светодиода. Убедитесь, что расстояние между отверстиями соответствует расстоянию между выводами светодиода в месте их выхода из корпуса. Обеспечьте запретную зону не менее 2 мм вокруг основания светодиода для зазора при пайке.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод основан на полупроводниковом материале фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны полупроводника, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света. В данном случае сплав разработан для генерации фотонов в зеленом спектре с доминирующей длиной волны примерно 572 нанометра. Прозрачная эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла, формирования выходного светового пучка (что приводит к углу обзора 45°) и улучшения вывода света из корпуса.

13. Тенденции развития

Хотя сквозные светодиоды остаются важными для прототипирования, ремонта и определенных применений, общая тенденция в отрасли сильно смещается в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD), таких как 0603, 0805 и 0402, для основного производства. SMD-светодиоды предлагают преимущества в автоматизированной сборке, экономии места на плате и меньшей высоте. Для сквозных компонентов основное внимание по-прежнему уделяется повышению эффективности (больше светового потока на мА), повышению надежности в жестких условиях и обеспечению более точной и последовательной сортировки. Лежащая в основе технология материала AlInGaP является зрелой, но продолжает видеть постепенные улучшения во внутренней квантовой эффективности и тепловых характеристиках. Принципы правильного управления, теплового менеджмента и защиты от ЭСР, изложенные в этом техническом описании, остаются универсально критически важными для проектирования светодиодных применений, независимо от типа корпуса.