Техническая спецификация (Datasheet) светодиодной лампы 3.1 мм с рассеивателем, красный цвет - Диаметр 3.1 мм - Прямое напряжение 2.4 В - Рассеиваемая мощность 75 мВт

1. Обзор продукта

Данный документ содержит полные технические характеристики светодиодной лампы для монтажа в отверстие (THT) с рассеивающей линзой. Устройство предназначено для применения в качестве индикаторов общего назначения и для подсветки, где требуются надежная работа и простота монтажа. Основной материал полупроводникового кристалла — AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный своей высокой эффективностью и стабильностью при генерации красного света. Продукт соответствует директиве RoHS, что означает отсутствие опасных веществ, таких как свинец (Pb).

Ключевые преимущества данного светодиода включают высокую силу света, обеспечивающую хорошую видимость даже в условиях умеренной внешней засветки. Он отличается низким энергопотреблением, что делает его подходящим для устройств с батарейным питанием или приложений, где важна энергоэффективность. Устройство совместимо с интегральными схемами благодаря низкому требуемому току, что позволяет управлять им напрямую с выводов GPIO микроконтроллера или логических выходов при наличии соответствующих токоограничивающих резисторов. Корпус диаметром 3.1 мм предлагает универсальный форм-фактор для монтажа на печатные платы (ПП) или панели.

2. Подробный разбор технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти параметры указаны для температуры окружающей среды (T_A) 25°C. Максимальная непрерывная рассеиваемая мощность составляет 75 мВт. Пиковый прямой ток, допустимый в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс), равен 90 мА. Максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток — 30 мА. Коэффициент снижения номинала 0.4 мА/°C применяется линейно, начиная с 50°C, что означает уменьшение безопасного рабочего тока с ростом температуры. Устройство может работать в диапазоне температур окружающей среды от -40°C до +100°C и храниться при температурах от -55°C до +100°C. При пайке выводы могут выдерживать 260°C в течение максимум 5 секунд при измерении на расстоянии 2.0 мм от корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Типичные рабочие характеристики измерены при T_A=25°C и прямом токе (I_F) 20 мА, что является стандартным тестовым условием.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимальных 85 мкд до максимальных 310 мкд, типичное значение — 240 мкд. Это измерение выполняется с использованием датчика и фильтра, аппроксимирующих кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):60 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины от осевого (на оси) значения, что характерно для рассеивающей линзы, распределяющей свет.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):632 нм. Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 617 нм до 629 нм, типичное значение — 621 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет (красный) светодиода, полученная из диаграммы цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Этот параметр указывает на спектральную чистоту; меньшее значение указывало бы на более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (V_F):Типично 2.4 В, максимум 2.4 В при I_F=20мА. Минимум — 2.0 В.
• Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при приложении обратного напряжения (V_R) 5В. Критически важно отметить, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; данное тестовое условие используется только для характеристики.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Продукт сортируется по группам (бина) на основе ключевых параметров производительности для обеспечения однородности в пределах производственной партии или для конкретных требований применения.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются по трем группам силы света, измеренной в милликанделах (мкд) при 20мА:

• Бин EF:Минимум 85 мкд, максимум 140 мкд.
• Бин GH:Минимум 140 мкд, максимум 240 мкд.
• Бин J:Минимум 240 мкд, максимум 310 мкд.

Допуск для каждого предела бина составляет ±15%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды также сортируются по доминирующей длине волны для контроля цветовой однородности:

• Бин H28:617.0 нм до 621.0 нм.
• Бин H29:621.0 нм до 625.0 нм.
• Бин H30:625.0 нм до 629.0 нм.

Допуск для каждого предела бина составляет ±1 нм. Конкретные коды бинов для силы света и длины волны обычно маркируются на упаковке или предоставляются поставщиком для точного выбора в приложениях, критичных к цвету или яркости.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF-документе упоминаются типичные характеристические кривые, предоставленный текст не включает сами графики. Основываясь на стандартном поведении светодиодов и заданных параметрах, можно сделать вывод о природе этих кривых.Вольт-амперная характеристика (ВАХ)показывает экспоненциальную зависимость, при этом прямое напряжение составляет приблизительно 2.0-2.4В при тестовом токе 20мА.Кривая зависимости силы света от прямого тока (I_V-I_F)обычно линейна в нормальном рабочем диапазоне, что указывает на прямую пропорциональность светового потока току.Кривая зависимости силы света от температуры окружающей средыпоказывает отрицательный коэффициент, означающий, что световой поток уменьшается с ростом температуры p-n-перехода.Кривая спектрального распределенияимеет колоколообразную форму с центром на пиковой длине волны 632 нм и полушириной 20 нм, определяющей красный цвет излучения.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство размещено в круглом корпусе диаметром 3.1 мм с рассеивающей линзой. Ключевые размерные примечания включают: все размеры указаны в миллиметрах (дюймах); стандартный допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное; максимальный выступ смолы под фланцем — 1.0 мм; расстояние между выводами измеряется в месте их выхода из корпуса. Детальный чертеж с размерами обычно показывает диаметр корпуса, форму линзы, длину и диаметр выводов.

5.2 Определение полярности

Для светодиодов для монтажа в отверстие полярность обычно указывается длиной выводов (более длинный вывод — анод, положительный) или срезом на ободке линзы или пластиковом фланце. Катод (отрицательный) обычно связан с более коротким выводом или стороной со срезом.

5.3 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы в антистатические пакеты. Стандартные количества упаковки: 1000, 500, 200 или 100 штук в пакете. Десять таких пакетов помещаются во внутреннюю коробку, итого 10 000 штук. Наконец, восемь внутренних коробок упаковываются во внешнюю транспортную коробку, в результате чего получается 80 000 штук на внешнюю коробку. Отмечается, что в каждой отгрузочной партии только последняя упаковка может быть неполной.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Условия хранения

Светодиоды должны храниться в среде с температурой не выше 30°C и относительной влажностью не более 70%. Если они извлечены из оригинальной влагозащитной упаковки, рекомендуется использовать их в течение трех месяцев. Для длительного хранения вне оригинального пакета их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе для предотвращения поглощения влаги.

6.2 Формовка выводов

Если выводы необходимо согнуть, это должно быть сделано при нормальной комнатной температуре идопайки. Изгиб должен выполняться в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода. Основание выводной рамки не должно использоваться в качестве точки опоры при изгибе, чтобы избежать напряжения на эпоксидном уплотнении. При сборке на печатной плате следует использовать минимальное усилие зажима.

6.3 Процесс пайки

Для данного типа лампы для монтажа в отверстие подходят процессы волновой пайки или ручной пайки паяльником.Инфракрасная (ИК) оплавка не рекомендуется.Минимальное расстояние 3 мм должно соблюдаться от основания линзы до точки пайки, чтобы предотвратить подъем эпоксидной смолы по выводам и избежать термического повреждения. Линза светодиода не должна погружаться в припой.

Рекомендуемые условия пайки:

• Паяльник:Максимальная температура 350°C, максимальное время пайки 3 секунды на вывод (однократно).
• Волновая пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 100°C до 60 секунд. Максимальная температура волны припоя 260°C, с максимальным временем контакта 5 секунд.

Превышение температуры или времени может вызвать деформацию линзы или катастрофический отказ.

7. Рекомендации по применению

7.1 Предназначение и предостережения

Данный светодиод предназначен для обычного электронного оборудования, включая офисную технику, устройства связи и бытовые применения. Не рекомендуется использовать в критически важных для безопасности или высоконадежных приложениях, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинское жизнеобеспечение, управление транспортом) без предварительной консультации и квалификации.

7.2 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном включении нескольких светодиодовнастоятельно рекомендуетсяиспользовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом (Схема A). Прямое параллельное подключение светодиодов к источнику напряжения (Схема B) не рекомендуется, поскольку небольшие различия в характеристике прямого напряжения (V_F) между отдельными светодиодами могут вызвать значительные различия в распределении тока и, как следствие, неравномерную яркость. Значение последовательного резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где I_F— желаемый прямой ток (например, 20мА).

7.3 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Эти светодиоды чувствительны к повреждению от электростатического разряда. Необходимо принимать меры предосторожности при обращении и сборке:

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

Повреждение от ЭСР может проявляться в виде высокого обратного тока утечки, аномально низкого прямого напряжения или отсутствия свечения при низких токах.

8. Очистка

Если очистка необходима после пайки, следует использовать только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт. Агрессивные химикаты или ультразвуковая очистка могут повредить эпоксидную линзу или внутреннюю структуру.

9. Техническое сравнение и соображения

По сравнению со старыми технологиями, такими как красные светодиоды на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), данное устройство на основе AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что обеспечивает большую яркость при том же входном токе. Рассеивающая линза обеспечивает более широкий и равномерный угол обзора по сравнению с прозрачной или "водяно-прозрачной" линзой, что идеально подходит для индикаторов состояния, которые должны быть видны под разными углами. Размер 3.1 мм является распространенным отраслевым стандартом, предлагающим хороший баланс между световым потоком и занимаемым местом на плате по сравнению с меньшими светодиодами 2 мм или 3 мм, или более крупными типами 5 мм и 10 мм.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

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

О: Пиковая длина волны (λ_P=632нм) — это физический пик спектра света, излучаемого светодиодом. Доминирующая длина волны (λ_d=~621нм) — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое определяет визуальный цвет. Они часто различаются.

В: Могу ли я управлять этим светодиодом без последовательного резистора?

О: Нет. Подключение светодиода напрямую к источнику напряжения, скорее всего, вызовет чрезмерный ток, перегрев и мгновенный отказ. Последовательный резистор обязателен для регулирования тока.

В: Зачем нужна система сортировки (бининг)?

О: Производственные вариации вызывают небольшие различия в характеристиках. Биннинг сортирует светодиоды на группы с жестко контролируемыми параметрами (яркость, цвет), позволяя разработчикам выбирать подходящую группу для приложений, требующих однородности.

В: Что произойдет, если я превышу абсолютные максимальные параметры?

О: Работа за этими пределами, даже кратковременная, может вызвать необратимое повреждение, такое как снижение светового потока, изменение цвета или полный отказ. Всегда проектируйте с запасом прочности.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многоиндикаторной панели для потребительского аудиоусилителя.Панель требует 10 красных индикаторов питания/состояния. Чтобы обеспечить одинаковую яркость и цвет всех светодиодов, разработчик указывает поставщику светодиоды из одного бина силы света (например, GH: 140-240 мкд) и одного бина длины волны (например, H29: 621-625 нм). На плате доступна шина питания 5В. Используя типичное V_F2.4В и целевой I_F20мА, рассчитывается последовательный резистор: R = (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Выбирается стандартный резистор 130Ω или 150Ω. Каждый светодиод получает свой собственный резистор, подключенный к шине 5В, управляемый транзистором или выводом GPIO микроконтроллера усилителя. При сборке техники используют антистатические меры и вручную паяют светодиоды при 320°C менее 2 секунд на вывод, соблюдая расстояние 3 мм от линзы.

12. Принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его ширину запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области (в данном случае слой AlInGaP). Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала (AlInGaP) определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае в красном спектре. Рассеивающая эпоксидная линза содержит рассеивающие частицы, которые случайным образом изменяют направление испускаемых фотонов, создавая более широкий и мягкий световой пучок по сравнению с прозрачной линзой.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии светодиодов направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), улучшение цветопередачи и повышение надежности. Для индикаторных светодиодов продолжается миниатюризация (например, корпуса 1.6 мм, 1.0 мм). Также растет акцент на более широких и стабильных углах обзора и более жестких допусках при сортировке для удовлетворения требований потребительской электроники и автомобильных применений. Кроме того, стремление к устойчивому развитию стимулирует использование материалов и процессов с меньшим воздействием на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла.