Зелёный светодиод с выводами 525нм - диаметр 3.0мм - 2.4-3.3В - 64мВт - Техническая документация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики зелёного светодиода с выводами, предназначенного для установки в угловой чёрный пластиковый держатель (CBI - индикатор для печатной платы). Продукт представляет собой твердотельный источник света с низким энергопотреблением и высокой эффективностью. Это бессвинцовый продукт, соответствующий директиве RoHS. Излучаемый цвет - зелёный с доминирующей длиной волны 525нм, используется технология InGaN. Устройство поставляется в упаковке типа "лента и катушка" для автоматизированных процессов сборки.

1.1 Ключевые преимущества

• Спроектирован для удобства монтажа на печатную плату.
• Надёжность твердотельной технологии с длительным сроком службы.
• Низкое энергопотребление и высокая световая отдача.
• Экологически чистая конструкция, не содержащая свинца и соответствующая RoHS.
• Доступен в формате штабелируемого углового держателя для универсального крепления.
• Поставляется в упаковке "лента и катушка" для эффективного крупносерийного производства.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для широкого спектра применений в различных отраслях, включая:

• Компьютерные периферийные устройства и индикаторы состояния.
• Оборудование связи.
• Бытовая электроника.
• Панели управления и оборудование промышленной автоматики.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):64 мВт - максимальная мощность, которую светодиод может безопасно рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА - допустим только в импульсном режиме (скважность ≤ 1/10, длительность импульса ≤ 10мкс).
• Постоянный прямой ток (IF):20 мА - максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надёжной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C - диапазон температуры окружающей среды для нормального функционирования устройства.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C - безопасный диапазон температур для устройства, когда оно не работает.
• Температура пайки выводов:260°C максимум в течение 5 секунд, измеряется на расстоянии 2.0мм от корпуса светодиода. Это критически важно для процессов волновой или ручной пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют типичные характеристики светодиода в стандартных условиях испытаний (TA=25°C, IF=10мА, если не указано иное).

• Сила света (Iv):от 180 до 880 мкд. Этот широкий диапазон управляется через систему сортировки (см. Раздел 4). Измерение проводится с использованием датчика/фильтра, аппроксимирующего кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ1/2):100 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины от осевого (на оси) значения, что указывает на относительно широкую диаграмму направленности, типичную для рассеивающей линзы.
• Пиковая длина волны излучения (λP):530 нм (типичное значение). Длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально.
• Доминирующая длина волны (λd):от 525 до 535 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет светодиода, полученная из диаграммы цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм (типичное значение). Спектральная ширина полосы, измеренная на половине максимальной интенсивности, указывающая на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (VF):от 2.4 до 3.3 В при 10мА. Этот диапазон необходимо учитывать при проектировании цепи ограничения тока.
• Обратный ток (IR):10 мкА максимум при VR=5В.Важно:Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; данное испытательное условие предназначено только для характеристики.

3. Спецификация системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация). Конструкторы должны указывать коды групп при заказе, чтобы гарантировать производительность в определённом диапазоне.

3.1 Сортировка по силе света

Сортировка проводится при прямом токе 10мА. Допуск для каждого предела группы составляет ±15%.

• Группа HJ:180 мкд (Мин.) до 310 мкд (Макс.)
• Группа KL:310 мкд (Мин.) до 520 мкд (Макс.)
• Группа MN:520 мкд (Мин.) до 880 мкд (Макс.)

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Сортировка проводится при прямом токе 10мА. Допуск для каждого предела группы составляет ±1нм.

• Группа G09:516.0 нм (Мин.) до 520.0 нм (Макс.)
• Группа G10:520.0 нм (Мин.) до 527.0 нм (Макс.)
• Группа G11:527.0 нм (Мин.) до 535.0 нм (Макс.)

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации указаны конкретные графические кривые, следующие интерпретации основаны на стандартном поведении светодиодов и предоставленных параметрах:

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Прямое напряжение (VF) имеет указанный диапазон от 2.4В до 3.3В при 10мА. ВАХ является экспоненциальной. Работа светодиода выше номинального тока вызовет значительное увеличение прямого напряжения и рассеиваемой мощности, потенциально превышая предельные параметры. Настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока вместо источника постоянного напряжения для обеспечения стабильного светового выхода и долговечности.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света примерно пропорциональна прямому току в рекомендуемом рабочем диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за усиления тепловых эффектов. Указанные значения Iv приведены при 10мА; питание максимальным постоянным током 20мА даст более высокую интенсивность, но это должно делаться с тщательным контролем теплового режима.

4.3 Температурная зависимость

Сила света светодиодов обычно уменьшается с увеличением температуры перехода. Хотя спецификация предоставляет пределы рабочей температуры (от -30°C до +85°C), фактическая светоотдача на верхнем пределе будет ниже, чем при 25°C. Для применений, требующих стабильной яркости в широком диапазоне температур, следует учитывать тепловое проектирование на печатной плате и возможную компенсацию яркости в цепи управления.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры и монтаж

Светодиод предназначен для установки в специальный угловой чёрный пластиковый держатель. Ключевые механические примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах, с общим допуском ±0.25мм, если не указано иное.
• Материал держателя - чёрный пластик.
• Сам светодиод имеет зелёную рассеивающую линзу.
• При сборке выводы должны быть изогнуты в точке не менее чем в 3мм от основания линзы светодиода. Основание выводной рамки не должно использоваться в качестве точки опоры при изгибе.

5.2 Спецификация упаковки

Устройство поставляется в стандартном промышленном формате "лента и катушка".

• Несущая лента:Изготовлена из чёрного проводящего полистирольного сплава, толщиной 0.50 ±0.06 мм.
• Ёмкость катушки:400 штук на 13-дюймовой катушке.
• Картонная упаковка:
  • 1 катушка упаковывается с осушителем и индикаторной картой влажности в барьерный пакет (MBB).
  • 2 барьерных пакета (всего 800 шт.) упаковываются во внутреннюю коробку.
  • 10 внутренних коробок (всего 8000 шт.) упаковываются во внешнюю коробку.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Хранение и обращение

• Запечатанная упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤70% относительной влажности. Использовать в течение одного года после вскрытия влагозащитного пакета.
• Вскрытая упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Компоненты должны быть подвергнуты ИК-оплавлению в течение 168 часов (1 неделя) после вскрытия. Для хранения более 168 часов перед пайкой необходимо прокалить при 60°C не менее 48 часов, чтобы предотвратить повреждение, вызванное влагой ("эффект попкорна") во время оплавления.

6.2 Процесс пайки

Минимальный зазор в 2мм должен соблюдаться между основанием линзы/держателя и точкой пайки.

• Паяльник:Максимальная температура 350°C, максимальное время 3 секунды на соединение. Применять только один раз.
• Волновая пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 120°C до 100 секунд. Максимальная температура паяльной волны 260°C максимум 5 секунд.
• Очистка:При необходимости использовать спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт. Избегать агрессивных химикатов.

6.3 Меры предосторожности при применении

• Данный светодиод подходит для внутренней/наружной сигнализации и общего электронного оборудования.
• Избегайте приложения внешнего напряжения к выводам во время пайки, пока светодиод горячий.
• Используйте минимальное усилие зажима при сборке печатной платы, чтобы избежать механического напряжения на компоненте.
• Чрезмерная температура или время пайки могут деформировать линзу светодиода и повредить внутренний кристалл.

7. Соображения по проектированию и примечания по применению

7.1 Проектирование схемы

Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле: R = (Vпитания - VF) / IF, где VF следует брать как максимальное значение из спецификации (3.3В), чтобы гарантировать, что ток не превысит предел даже для светодиода с низким VF. Для питания 5В и целевого тока 10мА резистор будет примерно (5В - 3.3В) / 0.01А = 170 Ом. Стандартный резистор 180 Ом будет безопасным выбором.

7.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 64мВт), обеспечение адекватного отвода тепла от перехода светодиода продлевает срок службы и поддерживает стабильность яркости. Угловой пластиковый держатель обеспечивает некоторую изоляцию, но разводка печатной платы должна избегать размещения светодиода рядом с другими значительными источниками тепла. Для применений, работающих на максимальном постоянном токе (20мА), тепловые соображения становятся более важными.

7.3 Оптическая интеграция

Угол обзора 100 градусов и рассеивающая линза обеспечивают широкое, мягкое излучение, подходящее для индикаторов состояния, которые должны быть видны с различных углов. Для применений, требующих более сфокусированного луча, потребуется вторичная оптика. Зелёный цвет (525-535нм) находится в области высокой чувствительности человеческого глаза, что делает его высокоэффективным для привлекающих внимание индикаторов.

8. Техническое сравнение и отличия

Данный светодиод с выводами отличается своей интеграцией с выделенным угловым держателем (CBI), предлагая законченное, простое в сборке индикаторное решение. По сравнению со светодиодами для поверхностного монтажа, версии с выводами, подобные этой, часто обеспечивают превосходную механическую прочность для применений, подверженных вибрации или ручной обработке. Конкретная структура сортировки как по интенсивности, так и по длине волны позволяет точно сопоставлять цвет и яркость в многоиндикаторных панелях, что является ключевым преимуществом по сравнению с несортированными или грубо отсортированными светодиодами массового производства. Всесторонние рекомендации по чувствительности к влаге и пайке также указывают на продукт, разработанный для надёжных производственных процессов.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 В чём разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λP) - это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λd) - это расчётное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое представляет собой единственную длину волны, которую мы воспринимаем как цвет света. Для зелёных светодиодов они часто близки, но λd является более релевантным параметром для спецификации цвета.

9.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 20мА?

Да, 20мА - это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток. Однако работа на этом максимуме будет генерировать больше тепла и может сократить срок службы светодиода по сравнению с работой на более низком токе, например, 10мА. Убедитесь, что температура окружающей среды находится в пределах спецификации, и рассмотрите тепловое проектирование, если используется много светодиодов.

9.3 Почему диапазон силы света такой широкий (180-880 мкд)?

Это общий возможный диапазон для всего производства. Система сортировки (HJ, KL, MN) делит этот диапазон на меньшие, более однородные группы. Вы должны указать требуемый код группы при заказе, чтобы получить светодиоды в предсказуемом диапазоне яркости для вашего применения.

9.4 Всегда ли требуется прокалка, если пакет вскрыт более 168 часов?

Да, настоятельно рекомендуется прокалка при 60°C в течение 48 часов для удаления поглощённой влаги. Пропуск этого шага рискует созданием давления пара во время высокотемпературного процесса пайки, что может вызвать внутреннее расслоение или растрескивание ("эффект попкорна"), приводящее к немедленному или скрытому отказу.

10. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование многостатусной индикаторной панели для промышленного контроллера.

Конструктору нужны зелёные индикаторы "Система в норме" на вертикальной панели. Он выбирает этот светодиод с угловым держателем для удобного монтажа на печатную плату и чёткого бокового обзора. Чтобы обеспечить однородный внешний вид, он указывает в заказе группу KL по интенсивности (310-520 мкд) и группу G10 по длине волны (520-527 нм). На печатной плате он размещает светодиоды с межосевым расстоянием, соответствующим посадочному месту держателя. Схема управления использует шину 5В и токоограничивающие резисторы 180 Ом для каждого светодиода, устанавливая ток ~10мА. Во время сборки производственная команда следует правилу 168-часового срока хранения на производстве, прокаливая любые вскрытые катушки перед волновой пайкой платы. В результате получается панель с однородными, яркими зелёными индикаторами, чётко видимыми с позиции оператора.

11. Принцип работы

Это полупроводниковый светоизлучающий диод (LED). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его характерное прямое напряжение (VF), электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового материала InGaN (нитрид индия-галлия). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещённой зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света - в данном случае зелёный примерно 525-535 нм. Рассеивающая эпоксидная линза инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует световой выход в широкий угол обзора.

12. Технологические тренды

Хотя светодиоды с выводами остаются важными для надёжности и определённых типов сборки, общая тенденция в отрасли смещается в сторону светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) из-за их меньшего размера, пригодности для автоматизированного монтажа и лучшего теплового пути к печатной плате. Однако версии с выводами, подобные этой, продолжают обслуживать применения, требующие более высокой механической прочности соединения, более лёгкого ручного прототипирования или специфических оптических форматов (например, бокового обзора). Достижения в материалах с конверсией люминофора и прямого цвета продолжают улучшать эффективность, цветопередачу и максимальную яркость всех типов светодиодов, включая корпуса с выводами. Акцент на точной сортировке и обращении с чувствительностью к влаге, как видно в этой спецификации, отражает стремление отрасли к более высокой надёжности и постоянству как в потребительской, так и в промышленной электронике.