Техническая документация на светодиод LTL816GE3T зеленого свечения - Корпус T-1 - 2.6В - 52мВт

1. Обзор продукта

LTL816GE3T — это светодиодная лампа зеленого свечения, предназначенная для монтажа в отверстия на печатных платах (ПП). Она относится к популярному семейству корпусов T-1, предлагая стандартный форм-фактор, совместимый с широким спектром применений, требующих индикации состояния или подсветки.

1.1 Ключевые преимущества

Данный светодиод предлагает несколько ключевых преимуществ для разработчиков. Он отличается низким энергопотреблением и высокой световой отдачей, что делает его подходящим для энергочувствительных применений. Устройство изготовлено из бессвинцовых материалов и полностью соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Его технология полупроводника AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) в сочетании с зеленой прозрачной линзой обеспечивает четкий, яркий зеленый свет.

1.2 Целевой рынок и области применения

LTL816GE3T разработан для гибкости в различных отраслях. Его основные области применения включают индикаторы состояния и подсветку в коммуникационном оборудовании, компьютерах, потребительской электронике, бытовой технике и различных системах промышленного управления. Стандартный корпус T-1 обеспечивает легкую интеграцию в существующие конструкции и производственные процессы.

2. Подробный анализ технических параметров

Понимание электрических и оптических характеристик имеет решающее значение для надежного проектирования схемы и прогнозирования производительности.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (TA) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):максимум 52 мВт. Это общая мощность, которую устройство может безопасно рассеивать в виде тепла.
• Постоянный прямой ток (IF):20 мА непрерывно. Превышение этого тока может вызвать перегрев и быстрое ухудшение характеристик.
• Пиковый прямой ток:максимум 60 мА, но только в импульсном режиме (скважность ≤ 1/10, длительность импульса ≤ 10 мкс). Это полезно для кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Снижение номинала:Максимальный постоянный прямой ток должен линейно снижаться на 0,27 мА за каждый градус Цельсия выше 30°C. Например, при 85°C максимально допустимый непрерывный ток значительно ниже 20 мА.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу в суровых условиях окружающей среды.
• Температура пайки выводов:260°C максимум в течение 5 секунд, измеренная на расстоянии 1,6 мм (0,063") от корпуса светодиода. Это критически важно для процессов волновой или ручной пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при TA=25°C и прямом токе (IF) 10 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 12,6 мкд до типичного значения 29 мкд, максимум 110 мкд. Фактическая интенсивность сортируется (см. Раздел 4). Измерение проводится с использованием датчика/фильтра, аппроксимирующего кривую спектральной чувствительности глаза CIE. К гарантированному значению Iv применяется испытательный допуск ±15%.
• Угол обзора (2θ1/2):35 градусов (типично). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого (центрального) значения. Он определяет ширину луча светодиода.
• Пиковая длина волны излучения (λP):568 нм (типично). Это длина волны в наивысшей точке спектра излучаемого света.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 563 нм до 573 нм (см. таблицу сортировки). Это значение, полученное из цветовой диаграммы CIE, представляет собой воспринимаемый цвет света.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):30 нм (типично). Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Прямое напряжение (VF):от 2,1В (мин.) до 2,6В (тип.) при 10 мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы.
• Обратный ток (IR):максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В.Важно:Это устройство не предназначено для работы в обратном направлении; данный параметр указан только для целей тестирования.

3. Спецификация системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация). LTL816GE3T использует двумерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на основе измеренной силы света при 10 мА. Коды групп и их диапазоны следующие (допуск на каждый предел группы составляет ±15%):

• O1:60,0 - 110 мкд
• N1:40,0 - 60,0 мкд
• N2:29,0 - 40,0 мкд
• N3:19,0 - 29,0 мкд
• N4:12,6 - 19,0 мкд

Код классификации Iv нанесен на каждую упаковочную пачку для обеспечения прослеживаемости.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды также сортируются по доминирующей длине волны для контроля точного оттенка зеленого. Коды групп и диапазоны следующие (допуск на каждый предел группы составляет ±1 нм):

• YG:571,0 - 573,0 нм
• PG:569,0 - 571,0 нм
• GG:567,0 - 569,0 нм
• GG1:565,0 - 567,0 нм
• GG2:563,0 - 565,0 нм

4. Механическая информация и данные по упаковке

4.1 Габаритные размеры

Светодиод соответствует стандартному радиальному корпусу T-1 (3мм) с выводами. Ключевые примечания по размерам включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (дюймы приведены на исходном чертеже).
• Применяется стандартный допуск ±0,25 мм (0,010"), если не указано иное.
• Смола под фланцем может выступать максимум на 1,0 мм (0,04").
• Расстояние между выводами измеряется в месте их выхода из корпуса.
• Анодный (положительный) вывод, как правило, длиннее, что является общепринятой отраслевой практикой для идентификации полярности.

4.2 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы для автоматизированной обработки и массовой отгрузки:

• Базовая единица:500, 200 или 100 штук в антистатической упаковочной пачке.
• Внутренняя коробка:Содержит 10 упаковочных пачек, всего 5000 штук (при использовании пачек по 500 шт.).
• Внешняя коробка:Содержит 8 внутренних коробок, всего 40000 штук на внешнюю коробку.
• Примечание указывает, что в каждой отгрузочной партии только последняя упаковка может быть неполной.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение необходимо для предотвращения повреждений и обеспечения долгосрочной надежности.

5.1 Хранение и очистка

Светодиоды должны храниться в среде, не превышающей 30°C и 70% относительной влажности. Если они извлечены из оригинальной упаковки, их следует использовать в течение трех месяцев. Для более длительного хранения используйте герметичный контейнер с осушителем или азотную среду. Очистку, при необходимости, следует проводить спиртосодержащими растворителями, такими как изопропиловый спирт.

5.2 Формовка выводов и монтаж на печатную плату

Выводы должны быть изогнуты в точке, расположенной не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода. Основание выводной рамки не должно использоваться в качестве точки опоры. Вся формовка должна производиться при комнатной температуре идопайки. При установке на ПП используйте минимально необходимую силу зажима, чтобы избежать механического напряжения на корпусе.

5.3 Процесс пайки

Минимальный зазор 1,6 мм должен соблюдаться от основания линзы до точки пайки. Необходимо избегать погружения линзы в припой. Не прикладывайте усилие к выводам во время пайки, пока светодиод горячий.

Рекомендуемые условия пайки:

• Паяльник:Температура макс. 350°C. Время: макс. 3 секунды (только один раз). Положение: не ближе 1,6 мм от основания линзы.
• Волновая пайка:Предварительный нагрев: макс. 100°C в течение макс. 60 секунд. Волна припоя: макс. 260°C. Время пайки: макс. 5 секунд. Положение погружения: не ниже 1,6 мм от основания линзы.

Критическое предупреждение:Чрезмерная температура или время могут деформировать линзу или вызвать катастрофический отказ. Инфракрасная (ИК) пайка оплавлениемне подходитдля данного светодиода выводного типа.

6. Проектирование приложений и методы управления

6.1 Проектирование схемы управления

Светодиод — это устройство, управляемое током. Для обеспечения равномерной яркости при использовании нескольких светодиодов, включенных параллельно,настоятельно рекомендуетсяиспользовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым отдельным светодиодом (Схема А). Это компенсирует незначительные различия в характеристике прямого напряжения (Vf) между отдельными светодиодами. Использование одного резистора для нескольких параллельных светодиодов (Схема Б) не рекомендуется, так как различия в Vf вызовут значительную разницу в яркости между светодиодами.

6.2 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Статическое электричество может повредить полупроводниковый переход. Для предотвращения повреждений от ЭСР:

• Операторы должны использовать токопроводящие браслеты или антистатические перчатки.
• Все оборудование, рабочие столы и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены.
• Используйте ионизатор для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на поверхности пластиковой линзы из-за трения.
• Убедитесь, что персонал, работающий в зонах, защищенных от статики, должным образом обучен и имеет сертификацию по ЭСР.

7. Кривые характеристик и их анализ

В техническом описании приведены типичные характеристические кривые, которые необходимы для детального анализа при проектировании. Эти кривые графически представляют взаимосвязь между ключевыми параметрами в различных условиях.

7.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (I-V кривая)

Эта кривая показывает нелинейную зависимость между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нем. Это имеет решающее значение для выбора соответствующего значения последовательного резистора для достижения желаемого рабочего тока от заданного напряжения питания. Кривая покажет типичное "коленное" напряжение около 2В, после которого ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения.

7.2 Зависимость силы света от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, как световой выход увеличивается с увеличением управляющего тока. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. Это помогает разработчикам сбалансировать требования к яркости с энергопотреблением и тепловыделением.

7.3 Спектральное распределение

График спектрального распределения показывает относительную интенсивность света, излучаемого на разных длинах волн. Для этого зеленого светодиода AlInGaP он обычно показывает узкий пик с центром около 568 нм (пиковая длина волны) с характерной полушириной приблизительно 30 нм, определяющей чистоту цвета.

8. Техническое сравнение и соображения по проектированию

8.1 Отличия от других технологий

Использование технологии AlInGaP для зеленого света дает преимущества по сравнению со старыми технологиями, такими как фосфид галлия (GaP). Светодиоды AlInGaP, как правило, обеспечивают более высокую световую отдачу и лучшую температурную стабильность, что приводит к более яркому и стабильному световому потоку в рабочем диапазоне температур.

8.2 Соображения по тепловому режиму

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 52 мВт), спецификация по снижению номинала является критически важной. В применениях с высокой температурой окружающей среды или при работе на максимальном непрерывном токе эффективный предел тока уменьшается. Разработчики должны рассчитывать фактическую температуру перехода на основе температуры окружающей среды, прямого тока и теплового сопротивления пути через выводы к печатной плате, чтобы обеспечить надежную работу.

8.3 Оптическое проектирование в приложениях

Угол обзора 35 градусов обеспечивает достаточно широкий луч, подходящий для индикаторов состояния, которые должны быть видны под разными углами. Для применений, требующих более сфокусированного или рассеянного луча, можно использовать вторичную оптику (линзы или световоды) вместе со светодиодом. Зеленая прозрачная линза обеспечивает хорошую насыщенность цвета.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

9.1 Можно ли управлять этим светодиодом без последовательного резистора?

No.Прямое напряжение имеет диапазон (от 2,1В до 2,6В) и зависит от температуры. Подключение его непосредственно к источнику напряжения, даже немного превышающему его Vf, может вызвать неконтролируемый скачок тока, превышающий предельные эксплуатационные параметры и разрушающий устройство. Последовательный резистор обязателен для регулирования тока.

9.2 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λP)— это физическая длина волны в наивысшей точке спектра излучения.Доминирующая длина волны (λd)— это расчетное значение из колориметрии, представляющее воспринимаемый цвет. Для монохроматического источника, такого как этот зеленый светодиод, они часто близки, но λd является более релевантным параметром для спецификации цвета в приложениях.

9.3 Почему допуск на силу света составляет ±15%?

Этот допуск учитывает вариации измерительной системы и незначительные производственные отклонения. Система сортировки (N1, N2 и т.д.) используется для предоставления гарантированных минимальных и максимальных диапазонов интенсивности для обеспечения постоянства производства. Разработчикам следует использовать минимальное значение из выбранной группы для расчетов яркости в наихудшем случае.

9.4 Можно ли использовать этот светодиод для наружных применений?

В техническом описании указано, что он подходит для внутренних и наружных вывесок. Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C поддерживает наружное использование. Однако для длительного наружного воздействия необходимы дополнительные конструктивные соображения, такие как защита от УФ-излучения (которое со временем может ухудшить эпоксидную линзу) и проникновения влаги, которые не рассматриваются в данном описании на уровне компонента.

10. Практический пример проектирования

10.1 Проектирование панели индикации состояния

Рассмотрим панель управления, требующую десяти зеленых индикаторов состояния. Системный источник питания — 5В постоянного тока. Цель — достичь яркой, равномерной индикации.

1. Выбор тока:Выберите управляющий ток 10 мА, который находится в пределах максимума 20 мА и обеспечивает хорошую яркость (тип. 29 мкд).
2. Расчет резистора:Используя типичное Vf 2,6В при 10 мА. Значение резистора R = (Vпитания - Vf) / If = (5В - 2,6В) / 0,01А = 240 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (240 Ом или 220 Ом). Номинальная мощность: P = I^2 * R = (0,01)^2 * 240 = 0,024Вт, поэтому стандартного резистора 1/8Вт или 1/10Вт достаточно.
3. Топология схемы:РеализуйтеСхему Аиз технического описания: один независимый токоограничивающий резистор для каждого из десяти светодиодов, все подключены параллельно к шине 5В. Это обеспечивает равномерную яркость, даже если Vf отдельных светодиодов варьируется в пределах группы.
4. Разводка печатной платы:Соблюдайте зазор 1,6 мм для пайки. Убедитесь, что анод (более длинный вывод) правильно ориентирован на шелкографии ПП. Обеспечьте достаточную площадь медной разводки для рассеивания тепла, если работа ведется при высокой температуре окружающей среды.
5. Сортировка:Укажите узкую группу по интенсивности (например, N2 или N1) и конкретную группу по доминирующей длине волны (например, PG) в заказе на покупку, чтобы обеспечить визуальную согласованность всех десяти индикаторов на панели.

11. Принцип работы

LTL816GE3T работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-типа слоя полупроводника AlInGaP инжектируются через переход в p-тип слой, а дырки инжектируются в противоположном направлении. Эти носители заряда рекомбинируют в активной области вблизи перехода. Часть энергии, высвобождаемой в процессе этой рекомбинации, излучается в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводникового сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае зеленый. Прозрачная эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла, формирования выходного светового луча и повышения эффективности извлечения света.

12. Тенденции развития технологий

Выводные светодиоды, такие как корпус T-1, остаются широко используемыми благодаря своей простоте, надежности и легкости ручного монтажа или ремонта. Однако общая отраслевая тенденция смещается в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки, более высокой плотности и лучших тепловых характеристик. Для индикаторных применений все более распространенными становятся корпуса SMD меньшего размера (например, 0603, 0402). Что касается материалов, технология AlInGaP для красных, оранжевых и желто-зеленых светодиодов является зрелой и обеспечивает высокую эффективность. Для чистого зеленого и синего цветов доминирующей технологией является InGaN (нитрид индия-галлия). Будущие разработки в области выводных индикаторных светодиодов могут быть сосредоточены на дальнейшем повышении эффективности (люмен на ватт) и улучшении постоянства цвета и стабильности в зависимости от температуры и срока службы, хотя основные архитектурные изменения более вероятны в мощных и осветительных корпусах SMD.