3.1 мм Янтарный Рассеянный Светодиод AlInGaP - Сила Света 140-240 мкд @20 мА - Прямое Напряжение 2.4 В - Техническое Описание

1. Обзор Продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоэффективного светодиода для сквозного монтажа. Устройство предназначено для применения в качестве индикаторов общего назначения, предлагая баланс производительности, надежности и простоты использования. Его основная функция — обеспечение четкого, видимого светового сигнала в электронном оборудовании.

Ключевые преимущества данного компонента включают высокую силу света при низком энергопотреблении, что делает его энергоэффективным выбором. Корпус совместим со стандартными процессами монтажа на печатную плату (ПП) и предназначен для работы от маломощных схем, часто подключаясь напрямую к интегральным схемам (ИС) без необходимости сложных драйверных каскадов. Рассеивающая линза обеспечивает широкий, равномерный угол обзора, улучшая видимость с различных позиций.

Целевой рынок охватывает широкий спектр потребительской и промышленной электроники, где требуется надежная индикация состояния. Это включает, но не ограничивается, индикаторами питания, переключателями режимов и сигнальными лампами в бытовой технике, устройствах связи и офисном оборудовании.

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 в надежной конструкции.

• Рассеиваемая Мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Превышение этого значения может привести к тепловому разгону и выходу из строя.
• Постоянный Прямой Ток (I_F):30 мА. Максимальный постоянный ток, который можно пропустить через светодиод.
• Пиковый Прямой Ток:60 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это позволяет кратковременно достигать более высокой яркости, например, в мигающих индикаторах.
• Снижение Номинала:Постоянный прямой ток должен линейно уменьшаться на 0.4 мА за каждый градус Цельсия повышения температуры окружающей среды выше 50°C. Это критически важно для обеспечения долговечности в условиях повышенных температур.
• Обратное Напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать мгновенный и катастрофический пробой светодиодного перехода.
• Рабочая Температура и Температура Хранения:от -40°C до +100°C. Устройство рассчитано на промышленный температурный диапазон.
• Температура Пайки Выводов:260°C в течение 5 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм от корпуса светодиода. Это определяет допустимые параметры для ручной или волновой пайки.

2.2 Электрические и Оптические Характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при T_A=25°C и I_F=20 мА, что является стандартным условием испытаний.

• Сила Света (I_V):140-240 мкд (милликандела). Этот параметр определяет воспринимаемую яркость светодиода, измеренную датчиком с фильтром, соответствующим фотопической чувствительности человеческого глаза (кривая МКО). Широкий диапазон указывает на использование системы сортировки (см. Раздел 3).
• Угол Обзора (2θ_1/2):75 градусов. Это полный угол, при котором интенсивность света падает до половины от пикового (осевого) значения. Угол 75° указывает на достаточно широкий, рассеянный луч, подходящий для индикации на большой площади.
• Пиковая Длина Волны Излучения (λ_P):591 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая Длина Волны (λ_d):590 нм. Это колориметрическая величина, полученная из диаграммы цветности МКО, представляющая одну длину волны, которая наилучшим образом описывает воспринимаемый цвет (янтарный) светодиода. Это более релевантный параметр для спецификации цвета.
• Полуширина Спектральной Линии (Δλ):15 нм. Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Более узкая ширина указывала бы на более монохроматический источник.
• Прямое Напряжение (V_F):2.4 В (тип., макс.). Падение напряжения на светодиоде при работе на токе 20 мА. Это критически важно для расчета токоограничивающего резистора, включаемого последовательно.
• Обратный Ток (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5 В. Мера тока утечки перехода в закрытом состоянии.
• Емкость (C):40 пФ (тип.) при смещении 0 В и частоте 1 МГц. Этот параметр важен для высокоскоростных переключающих приложений, хотя для индикаторного использования обычно пренебрежимо мал.

3. Объяснение Системы Сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым оптическим параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости и цвету.

3.1 Сортировка по Силе Света

Единицы: мкд @ 20 мА. Код сортировки для данного конкретного артикула — 'GH', что соответствует минимальной силе света 140 мкд и максимальной 240 мкд. Другие доступные сорта (JK, LM) предлагают более высокие диапазоны силы света (до 680 мкд). Допуск для каждого предела сорта составляет ±15%.

3.2 Сортировка по Доминирующей Длине Волны

Единицы: нм @ 20 мА. В спецификации перечислены сорта от H14 (582-584 нм) до H20 (594-596 нм). Конкретный сорт для артикула LTL1KHKSD не указан в предоставленном отрывке, но он будет находиться в одном из этих диапазонов, определяя точный янтарный оттенок. Допуск для каждого предела сорта составляет ±1 нм, что обеспечивает жесткий контроль цвета в пределах выбранного сорта.

4. Анализ Характеристических Кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в тексте, типичные кривые для такого светодиода включают:

• Вольт-Амперная Характеристика (I-V):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Напряжение отсечки для светодиодов AlInGaP составляет около 2.0-2.1 В.
• Зависимость Силы Света от Прямого Тока (I_Vот I_F):Как правило, почти линейная зависимость, показывающая, что яркость увеличивается с ростом тока, но эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Зависимость Силы Света от Температуры Окружающей Среды:Показывает снижение светового потока с ростом температуры. Светодиоды AlInGaP, как правило, обладают хорошей производительностью при высоких температурах по сравнению со старыми технологиями.
• Спектральное Распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 591 нм с полушириной ~15 нм, что подтверждает янтарный цвет.

5. Механическая Информация и Информация о Корпусе

5.1 Габаритные Размеры Корпуса

Светодиод имеет круглый корпус диаметром 3.1 мм. Ключевые размерные примечания включают: все размеры указаны в мм; стандартный допуск составляет ±0.25 мм; максимальный выступ смолы под фланцем — 1.0 мм; расстояние между выводами измеряется в точке выхода из корпуса. Выводы предназначены для сквозного монтажа.

5.2 Идентификация Полярности

Для светодиодов со сквозным монтажом катод обычно обозначается плоским срезом на ободке линзы, более коротким выводом или выемкой на пластиковом фланце. Конкретную маркировку следует проверять на компоненте или его упаковке.

6. Рекомендации по Пайке и Сборке

Правильное обращение необходимо для предотвращения повреждений.

• Формовка Выводов:Должна производиться при комнатной температуре, до пайки. Изгибайте выводы в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы. Не используйте корпус в качестве точки опоры.
• Зазор при Пайке:Соблюдайте минимальное расстояние 2 мм между точкой пайки и основанием линзы. Никогда не погружайте линзу в припой.
• Рекомендуемые Условия Пайки:
  • Паяльник:макс. 300°C, макс. 3 секунды на вывод.
  • Волновая Пайка:Предварительный нагрев до макс. 100°C в течение макс. 60 сек; паяльная волна при макс. 260°C в течение макс. 10 сек.
• Важно:Пайка оплавлением в ИК-печи НЕ подходит для светодиодов данного типа со сквозным монтажом. Чрезмерный нагрев или время могут деформировать линзу или разрушить светодиод.
• Очистка:При необходимости очистки используйте только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт.

7. Упаковка и Информация для Заказа

Стандартная упаковка следующая: светодиоды упакованы в пакеты по 1000, 500 или 250 штук. Десять пакетов помещаются во внутреннюю коробку (всего 10 000 шт.). Восемь внутренних коробок упаковываются во внешнюю транспортную коробку (всего 80 000 шт.). Частичные упаковки допускаются только в последней упаковке партии отгрузки.

8. Рекомендации по Проектированию Применения

8.1 Проектирование Схемы Управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости и предотвращения повреждения от перегрузки по току, при питании от источника напряжения для каждого светодиода обязателен последовательный токоограничивающий резистор. Номинал резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Использование общего резистора для нескольких светодиодов, включенных параллельно (Схема B в спецификации), не рекомендуется из-за разброса параметров V_F у отдельных светодиодов, что может привести к значительным различиям в яркости и распределении тока.

8.2 Защита от Электростатического Разряда (ЭСР)

Светодиод чувствителен к ЭСР. Во время обращения и сборки необходимо принимать меры предосторожности: использовать заземленные браслеты и рабочие поверхности; применять ионизаторы для нейтрализации статического заряда на пластиковых линзах; и обеспечивать надлежащее заземление всего оборудования.

8.3 Условия Хранения

Для длительного хранения вне оригинального герметичного пакета храните в герметичном контейнере с осушителем или в атмосфере азота. Рекомендуемая среда хранения: ≤30°C и относительная влажность ≤70%. Светодиоды, извлеченные из оригинальной упаковки, желательно использовать в течение трех месяцев.

9. Техническое Сравнение и Отличия

Данный светодиод AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) представляет собой шаг вперед по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP (фосфид арсенида галлия). Ключевые отличия включают:

• Более Высокий КПД:AlInGaP обеспечивает больше люмен на ватт, что приводит к более высокой яркости при том же токе или меньшему энергопотреблению при той же яркости.
• Превосходная Температурная Стабильность:Сила света светодиодов AlInGaP снижается меньше с ростом температуры по сравнению с GaAsP.
• Лучшая Насыщенность Цвета:Технология позволяет получать более яркие, насыщенные янтарные и красные цвета.

10. Часто Задаваемые Вопросы (ЧЗВ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

О: Нет. Типичное прямое напряжение составляет 2.4 В, а вывод микроконтроллера не может надежно выдавать 20 мА, одновременно падая на ~2.6 В. Вы должны использовать последовательный резистор (например, (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом) и, вероятно, транзисторный ключ, управляемый выводом МК.

В: Почему указана минимальная сила света (140 мкд), а не просто типичное значение?

О: Система сортировки гарантирует минимальный уровень производительности. Когда вы заказываете из сорта 'GH', вы уверены, что каждый светодиод будет соответствовать или превышать 140 мкд в стандартных условиях испытаний, обеспечивая стабильность в вашем приложении.

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

О: Пиковая длина волны — это физический пик спектра излучения. Доминирующая длина волны — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма МКО), и оно более точно представляет цвет, который вы фактически видите. Для монохроматических светодиодов, таких как этот янтарный, они часто очень близки.

11. Практический Пример Применения

Сценарий: Проектирование индикатора питания устройства, работающего от сети.

Источник питания обеспечивает стабилизированное напряжение 5 В. Цель — иметь четко видимый, постоянно горящий янтарный индикатор.

1. Выбор Тока:Выбираем I_F= 20 мА (стандартный испытательный ток, обеспечивает хорошую яркость и долговечность).
2. Расчет Резистора:Использование максимального V_F(2.4 В) для консервативного проектирования гарантирует яркость даже для деталей с более высоким V_F. R = (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Ближайшие стандартные значения — 130 Ом или 120 Ом.
3. Мощность Резистора:P = I²R = (0.02)²* 130 = 0.052 Вт. Стандартный резистор на 1/8 Вт (0.125 Вт) или 1/4 Вт более чем достаточен.
4. Разводка Платы:Разместите светодиод рядом с отверстием на панели. Убедитесь, что диаметр отверстия соответствует линзе 3.1 мм с зазором. Соблюдайте правило минимального расстояния 2 мм от точки пайки до корпуса при проектировании посадочного места.
5. Сборка:Вставьте светодиод, убедившись в правильной полярности. Используйте рекомендованный профиль волновой пайки, следя за тем, чтобы не перегреть компонент.

12. Принцип Работы

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его напряжение 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 (Al, In, Ga, P) определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света. Рассеивающая эпоксидная линза инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивая механическую защиту, формируя выходной световой луч и улучшая светоизвлечение.

13. Технологические Тренды

Общая тенденция в индикаторных светодиодах — еще более высокая эффективность и миниатюризация. Хотя корпуса для сквозного монтажа, такие как эта лампа 3.1 мм, остаются популярными благодаря своей надежности и простоте ручной сборки, светодиоды для поверхностного монтажа (SMD) доминируют в новых разработках из-за их меньшего размера, пригодности для автоматизированной сборки и низкого профиля. Тем не менее, светодиоды для сквозного монтажа сохраняют преимущества в приложениях, требующих высокой яркости в одной точке, лучшего отвода тепла через выводы или где критически важна механическая прочность для монтажа на передней панели. Базовая технология материала AlInGaP продолжает оптимизироваться для повышения эффективности и надежности.