LTL42FKGD Технический паспорт светодиодной лампы для сквозного монтажа - диаметр 5 мм - прямое напряжение 2.6 В - зеленый цвет - мощность 81 мВт - технический документ на английском языке

1. Обзор продукта

LTL42FKGD представляет собой светодиодную лампу для монтажа в отверстия, предназначенную для индикации состояния и подсветки в широком спектре электронных применений. Она имеет корпус диаметром 5 мм с зеленой рассеивающей линзой, обеспечивающей широкий угол обзора и равномерное распределение света. Устройство использует технологию полупроводникового излучателя AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известную высокой эффективностью и хорошей чистотой цвета в зеленом спектре. Этот светодиод выполнен бессвинцовым и полностью соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его подходящим для современных требований электронного производства.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая светоотдача: Обеспечивает типичную силу света 240 мкд при стандартном токе питания 20 мА, гарантируя яркую и четкую видимость.
• Энергоэффективность: Характеризуется низким энергопотреблением с типичным прямым напряжением 2,6 В, способствуя общей экономии энергии в системе.
• Гибкость конструкции: Доступен в стандартном 5-миллиметровом корпусе для сквозного монтажа, что обеспечивает универсальную установку на печатные платы (PCB) или панели. Широкий угол обзора в 60 градусов гарантирует хорошую видимость с различных ракурсов.
• Совместимость: Низкое требование к току делает его совместимым с выходами интегральных схем (IC) без необходимости в сложных драйверных схемах во многих приложениях.
• Надежность: Предназначен для работы в диапазоне температур от -40°C до +85°C, что подходит для использования в различных условиях окружающей среды.

1.2 Целевые области применения

Этот светодиод разработан для широкого применения в различных отраслях. Его основная функция — индикация состояния, но его яркость также позволяет использовать его для ограниченного местного освещения. Ключевые области применения включают:

• Communication Equipment: Индикаторные лампы питания, сетевой активности и состояния системы на маршрутизаторах, коммутаторах и модемах.
• Компьютерные периферийные устройства: Индикаторы питания и активности на настольных компьютерах, ноутбуках, внешних накопителях и клавиатурах.
• Потребительская электроника: Индикаторы состояния на аудио/видео оборудовании, бытовой технике, игрушках и портативных устройствах.
• Бытовая техника: Индикаторы работы на стиральных машинах, микроволновых печах, духовых шкафах и другой крупной бытовой технике.
• Промышленные системы управления: Панельные индикаторы для машин, систем управления, испытательного оборудования и приборов.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующем разделе представлена подробная и объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных для светодиода LTL42FKGD. Понимание этих параметров имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и надежной работы.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Эти характеристики определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или вблизи них не рекомендуется и негативно скажется на надежности.

• Рассеиваемая мощность (Pd): Максимум 81 мВт. Это общая мощность (прямое напряжение * прямой ток), которая может безопасно рассеиваться корпусом светодиода в виде тепла при температуре окружающей среды (TA) 25°C.
• Постоянный прямой ток (IF): Максимальный непрерывный ток 30 мА. Превышение этого значения приведет к чрезмерному нагреву, что вызовет ускоренную деградацию светового потока и возможный катастрофический отказ.
• Пиковый прямой ток: Максимум 60 мА, но только в импульсном режиме со скважностью 10% или менее и длительностью импульса 10 микросекунд или менее. Данный параметр актуален для кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Понижение номинальных характеристик: Максимально допустимый постоянный прямой ток должен линейно снижаться на 0,57 мА за каждый градус Цельсия повышения температуры окружающей среды выше 50°C. Это критически важное требование при проектировании для высокотемпературных сред.
• Operating & Storage Temperature: Устройство может работать в диапазоне температур от -40°C до +85°C и храниться при температуре от -40°C до +100°C.
• Температура пайки выводов: 260°C в течение максимум 5 секунд, измеренная на расстоянии 2,0 мм (0,079 дюйма) от корпуса светодиода. Это определяет технологическое окно для ручной или волновой пайки.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний (TA=25°C). Конструкторы должны использовать типичные или максимальные значения в соответствии с требуемыми запасами для своего проекта.

• Сила света (Iv): Диапазон составляет от минимум 85 мкд до максимум 400 мкд при IF=20мА, типичное значение — 240 мкд. Фактическое значение для конкретного экземпляра определяется его биновым кодом (см. Раздел 4). Измерение проводится с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (МКО). К границам бинов применяется допуск на испытания ±15%.
• Угол обзора (2θ1/2): 60 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси (0 градусов). Угол в 60 градусов обеспечивает хороший баланс между сфокусированной яркостью и широкой видимостью.
• Пиковая длина волны излучения (λP): 574 нм. Это длина волны, при которой спектральное распределение мощности излучаемого света достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λd): Диапазон от 563 нм до 573 нм, определяющий воспринимаемый зелёный цвет светодиода. Она рассчитывается на основе координат цветности CIE и представляет собой одну длину волны, которая наилучшим образом соответствует цвету светодиода.
• Полуширина спектральной линии (Δλ): 20 нм. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический (чистого цвета) свет. Ширина 20 нм типична для зеленых светодиодов AlInGaP.
• Прямое напряжение (VF): Типичное значение 2.6 В при IF=20 мА, максимальное — 2.6 В. Минимальное — 2.1 В. Этот параметр имеет разброс; разработчики должны учитывать максимальное VF при расчете номиналов последовательных резисторов, чтобы обеспечить достаточное ограничение тока.
• Обратный ток (IR): Максимум 100 мкА при приложенном обратном напряжении (VR) 5 В. Важное примечание: Этот светодиод не предназначен для работы в режиме обратного смещения. Данное испытательное условие предназначено только для характеристики. Приложение постоянного обратного напряжения может повредить устройство.

3. Binning System Specification

Для обеспечения единообразия яркости и цвета в производственных применениях светодиоды сортируются по рабочим группам (бина). LTL42FKGD использует двухмерную систему бинирования.

3.1 Сортировка по световой силе

Изделия сортируются на основе измеренной световой силы при токе 20 мА. Код группы наносится на упаковку.

• Bin EF: 85 mcd (Min) до 140 mcd (Max)
• Bin GH: 140 мкд (мин.) - 240 мкд (макс.)
• Бин JK: 240 мкд (мин.) - 400 мкд (макс.)

Допуск на каждом пределе бина составляет ±15%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Устройства также сортируются по их доминирующей длине волны, которая напрямую коррелирует с оттенком зеленого цвета.

• Бин H05: 563.0 нм (Мин.) до 566.0 нм (Макс.)
• Бин H06: 566,0 нм (мин.) до 568,0 нм (макс.)
• Bin H07: 568,0 нм (мин.) до 570,0 нм (макс.)
• Bin H08: 570.0 нм (Мин.) до 573.0 нм (Макс.)

Допуск на каждый предел бина составляет ±1 нм.

Полный заказ продукции будет указан с кодом бина интенсивности (например, GH) и кодом бина длины волны (например, H07), чтобы гарантировать как яркость, так и цветовую согласованность в пределах партии.

4. Performance Curve Analysis

Хотя в техническом описании приведены конкретные графические данные, типичные зависимости между ключевыми параметрами описаны ниже. Эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях.

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

Светодиод демонстрирует нелинейную ВАХ, типичную для диода. Прямое напряжение (VF) имеет положительный температурный коэффициент, что означает его незначительное снижение с ростом температуры перехода при заданном токе. Кривая показывает, что пороговое напряжение (при котором ток начинает течь существенно) составляет около 1.8V до 2.0V для зеленых светодиодов AlInGaP, возрастая до типичных 2.6V при токе 20mA.

4.2 Световой поток в зависимости от прямого тока

Световой выход (сила света) приблизительно пропорционален прямому току в нормальном рабочем диапазоне (например, до 30 мА). Однако эффективность (люмены на ватт) может достигать максимума при токе ниже максимально допустимого. Работа светодиода при более высоких токах увеличивает выходную мощность, но также генерирует больше тепла, что может снизить эффективность и долгосрочную надежность.

4.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Световой поток светодиода уменьшается по мере роста температуры p-n-перехода. Хотя материал AlInGaP обладает большей температурной стабильностью по сравнению с некоторыми другими типами светодиодов, снижение выходной мощности ожидается по мере приближения температуры окружающей среды к максимальному рабочему пределу. Вот почему управление тепловым режимом (например, недопущение превышения номинальных значений тока) важно для поддержания стабильной яркости.

4.4 Спектральное распределение

Спектральная кривая излучения сосредоточена вокруг пиковой длины волны 574 нм с характерной полушириной 20 нм. Доминирующая длина волны (λd), определяющая цветовую точку, рассчитывается на основе этого спектра. Кривая, как правило, имеет гауссову форму.

5. Mechanical & Package Information

5.1 Габаритные размеры

Светодиод соответствует стандартным габаритным размерам 5-миллиметрового круглого выводного корпуса. Ключевые механические характеристики включают:

• Диаметр вывода: стандартный 0,6 мм.
• Шаг выводов: номинальный 2,54 мм (0,1 дюйма), измеряется в месте выхода выводов из корпуса.
• Диаметр корпуса: номинальный 5,0 мм.
• Общая высота: приблизительно 8,6 мм от нижней части выводов до вершины купольной линзы, хотя это значение может незначительно варьироваться.
• Допуск: ±0,25 мм для большинства линейных размеров, если не указано иное.
• Выступающая под фланцем смола составляет максимум 1,0 мм. Это важно для компоновки PCB, чтобы обеспечить плотное прилегание светодиода к плате.

5.2 Идентификация полярности

Светодиод имеет два аксиальных вывода. Более длинный вывод является анодом (положительный, A+), а более короткий — катодом (отрицательный, K-). Кроме того, на катодной стороне фланца светодиода (плоский ободок у основания линзы) часто имеется небольшое плоское пятно или выемка. Всегда проверяйте полярность перед пайкой, чтобы предотвратить обратное подключение, которое может повредить устройство.

6. Soldering & Assembly Guidelines

Правильное обращение и пайка критически важны для предотвращения механических или термических повреждений светодиода.

6.1 Условия хранения

Для длительного хранения светодиоды должны находиться в оригинальной влагозащитной упаковке. Рекомендуемые условия хранения: температура ≤30°C и относительная влажность ≤70%. Если светодиоды извлечены из оригинальной упаковки, их следует использовать в течение трех месяцев. Для длительного хранения вне оригинального пакета поместите их в герметичный контейнер с осушителем или в эксикатор, продуваемый азотом, чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать эффект «попкорна» во время пайки.

6.2 Формовка выводов

Если выводы необходимо изогнуть для монтажа, это следует делать до пайки и при комнатной температуре. Изгибайте выводы в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода. Не используйте корпус светодиода или выводную рамку в качестве точки опоры. Прилагайте минимально необходимое усилие, чтобы избежать нагрузки на внутренние проводящие соединения.

6.3 Cleaning

Если после пайки требуется очистка, используйте только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA). Избегайте агрессивной или ультразвуковой очистки, которая может повредить эпоксидную линзу или внутреннюю структуру.

6.4 Параметры процесса пайки

Ручная пайка (паяльником):

• Максимальная температура паяльника: 350°C
• Максимальное время пайки: 3 секунды на вывод.
• Минимальное расстояние от основания линзы: 2.0 мм. Припой не должен подниматься по выводу ближе этого расстояния к пластиковому корпусу.
• Не погружайте линзу в припой.

Паяльная волна:

• Максимальная температура предварительного нагрева: 100°C
• Максимальное время предварительного нагрева: 60 секунд
• Максимальная температура паяльной волны: 260°C
• Максимальное время контакта: 5 секунд
• Минимальная позиция погружения: Не ниже 2 мм от основания эпоксидной линзы.

Важное примечание: Инфракрасная (ИК) пайка оплавлением не подходит для данного светодиодного изделия с выводным монтажом. Эпоксидная линза не выдерживает высоких температур профиля печи оплавления. Чрезмерная температура или время пайки могут вызвать деформацию линзы, растрескивание или внутреннее повреждение.

7. Packaging & Ordering Information

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы в антистатические пакеты для защиты от повреждения электростатическим разрядом (ESD). Стандартная иерархия упаковки следующая:

1. Упаковочный пакет: Содержит 1000, 500, 200 или 100 штук. На пакете указаны номер детали, количество и коды бинов (Интенсивность и Длина волны).
2. Внутренняя коробка: Содержит 10 упаковочных пакетов. Общее количество во внутренней коробке обычно составляет 10 000 штук (при использовании пакетов по 1000 штук).
3. Внешняя/Главная коробка: Содержит 8 внутренних коробок. Общее количество во внешней коробке обычно составляет 80 000 штук.

Для отгрузочных партий только последняя упаковка может содержать неполное количество.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиод является устройством с токовым управлением. Его яркость регулируется прямым током (IF), а не напряжением. Наиболее критичным элементом конструкции является токоограничивающий резистор.

Рекомендуемая схема (Схема A): Для каждого светодиода используйте последовательный резистор. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (Vпитания - VF_светодиода) / IF. Для консервативного расчета, гарантирующего, что ток никогда не превысит желаемый IF даже при разбросе параметров между светодиодами, используйте максимальное значение VF из даташита (2.6В).

Пример: Для питания 5В и целевого тока IF 20мА: R = (5В - 2.6В) / 0.020А = 120 Ом. Выбирается ближайшее стандартное значение (например, 120Ω или 150Ω), и его номинальная мощность должна быть достаточной (P = I²R).

Схема, которой следует избегать (Схема B): Не подключайте несколько светодиодов напрямую параллельно от одного токоограничивающего резистора. Небольшие различия в характеристиках прямого напряжения (VF) между отдельными светодиодами приведут к сильному дисбалансу тока. Светодиод с немного меньшим VF будет потреблять непропорционально больше тока, что приведет к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке этого светодиода.

8.2 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду. При обращении и сборке необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности от ESD:

• Операторы должны носить заземленные браслеты или антистатические перчатки.
• Все рабочие места, инструменты и оборудование должны быть надлежащим образом заземлены.
• Используйте токопроводящие или рассеивающие коврики на рабочих поверхностях.
• Храните и транспортируйте светодиоды в ESD-защитной упаковке.
• Рассмотрите возможность использования ионизатора для нейтрализации статических зарядов, которые могут накапливаться на пластиковой линзе во время обработки.

8.3 Тепловые аспекты

Несмотря на то, что это маломощное устройство, управление тепловым режимом по-прежнему важно для долговечности. Не превышайте абсолютные максимальные значения рассеиваемой мощности и прямого тока. Соблюдайте кривую снижения номинальных характеристик при температуре окружающей среды выше 50°C. Обеспечьте достаточное расстояние между светодиодами на печатной плате для отвода тепла и избегания образования локальных перегревов.

9. Technical Comparison & Differentiation

LTL42FKGD, будучи стандартным 5-миллиметровым зеленым светодиодом AlInGaP, занимает прочные позиции на рынке. Его ключевые отличительные особенности определяются конкретными диапазонами параметров производительности.

• vs. Зеленые светодиоды с более низкой яркостью: Устройства, отобранные в диапазоне JK (240-400 мкд), обладают значительно более высокой силой света, чем обычные зеленые светодиоды «стандартной яркости», что делает их пригодными для применений, требующих высокой видимости, или для использования за слегка тонированными линзами/рассеивателями.
• по сравнению с другими зелеными технологиями: По сравнению со старыми зелеными светодиодами на фосфиде галлия (GaP), технология AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность и более насыщенный, «истинный» зеленый цвет (доминирующая длина волны в диапазоне 560-570 нм против 555 нм у GaP).
• vs. Светодиоды на основе синего/желтого \"зеленого\" цвета: Некоторые белые или зеленые светодиоды используют синий кристалл с желтым люминофором, что может приводить к иному спектральному качеству (более широкий спектр) и потенциально более низкой чистоте цвета по сравнению с напрямую излучающим зеленым светодиодом AlInGaP.
• Основное преимущество: Его основное преимущество заключается в сочетании проверенной надежности, простоты использования (сквозной монтаж), хорошей эффективности и доступности строгого бининга по яркости и цвету для обеспечения единообразия внешнего вида в производственных партиях.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Можно ли управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 3,3 В или 5 В?
A: Нет, не напрямую. Хотя прямое напряжение (~2,6 В) меньше этих напряжений питания, светодиод должен иметь ограничение тока. Прямое подключение приведет к попытке потребления чрезмерного тока, что может повредить как светодиод, так и вывод микроконтроллера. Всегда используйте последовательный резистор, как описано в разделе 8.1.

Q2: Какое сопротивление резистора следует использовать для питания 12 В?
A: По формуле R = (12В - 2,6В) / 0,020А = 470 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет P = (0,020А)² * 470Ом = 0,188Вт, поэтому стандартного резистора на 1/4 Вт (0,25 Вт) достаточно. Подойдут резисторы на 470 Ом или 560 Ом.

Q3: Почему указано минимальное прямое напряжение (2,1 В)?
Ответ: Прямое напряжение имеет разброс между экземплярами продукции из-за незначительных вариаций в полупроводниковом материале и производственном процессе. Минимум 2,1 В — это нижняя граница этого разброса. Проектирование с использованием типичного или максимального значения гарантирует корректную работу схемы для всех экземпляров.

Вопрос 4: Можно ли использовать этот светодиод на улице?
Ответ: В техническом описании указано, что он подходит для внутренних и внешних вывесок. Рабочий температурный диапазон (-40°C до +85°C) поддерживает уличное использование. Однако для длительного прямого воздействия погодных условий рассмотрите дополнительную защиту (конформное покрытие на печатной плате, герметичный корпус), так как эпоксидная линза со временем может деградировать из-за длительного воздействия ультрафиолета или проникновения влаги в течение многих лет.

Q5: Как интерпретировать коды бинов при заказе?
A: Для получения однородной партии необходимо указать как Intensity Bin (например, GH), так и Wavelength Bin (например, H07). Если не указать, вы можете получить смешанную партию, что приведет к видимым различиям в яркости и цвете вашего продукта. Для большинства применений хорошей практикой является указание средних бинов (GH для интенсивности, H06/H07 для длины волны).

11. Примеры практического применения

Пример 1: Панель индикации состояния многоканальной системы
В промышленном шкафу управления на передней панели используются десять светодиодов LTL42FKGD (сортировка GH/H07) для индикации состояния десяти различных датчиков или режимов работы оборудования. Каждый светодиод управляется отдельным выходом логической буферной микросхемы на 5 В (например, 74HC244). Последовательно с каждым светодиодом установлен один резистор на 120 Ом. Единая сортировка обеспечивает всем десяти индикаторам одинаковый зелёный цвет и очень схожую яркость, что создаёт профессиональный внешний вид. Широкий угол обзора в 60 градусов позволяет видеть состояние с различных рабочих позиций оператора.

Пример 2: Подсветка мембранной клавиатуры
Один светодиод LTL42FKGD (отсортированный по параметру JK для повышенной яркости) размещен за полупрозрачной иконкой на мембранной клавиатуре. Он управляется выводом GPIO микроконтроллера через резистор 150Ω от источника питания 3.3В. Рассеивающая линза светодиода способствует созданию равномерной подсветки под иконкой. Низкое требование по току (~13мА, расчет: (3.3В-2.6В)/150Ω) полностью соответствует возможностям вывода GPIO, что упрощает конструкцию.

12. Принцип работы

LTL42FKGD — это полупроводниковый источник света на основе p-n перехода, сформированного из материалов AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия). При приложении прямого напряжения, превышающего пороговое значение диода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область (переход). При рекомбинации этих носителей заряда (электронов и дырок) высвобождается энергия в виде фотонов (частиц света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны полупроводника, что напрямую задает длину волны (цвет) излучаемых фотонов — в данном случае зеленый свет с доминирующей длиной волны около 570 нм. Эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла, формирования диаграммы направленности светового потока (создавая угол обзора 60 градусов) и рассеивания света для смягчения его визуального восприятия.

13. Технологические тренды

Сквозные светодиоды, такие как LTL42FKGD, представляют собой зрелую и высоконадежную технологию. Общий тренд в индустрии светодиодов смещается в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD) (например, 0603, 0805, 3528) для большинства новых разработок из-за их меньшего размера, пригодности для автоматизированной сборки и низкого профиля. Однако сквозные светодиоды сохраняют значительную актуальность в нескольких областях: для прототипирования и использования энтузиастами благодаря простоте ручной пайки; в применениях, требующих очень высокой надежности и прочного механического соединения (устойчивого к вибрации); для панельного монтажа, где выводы можно закрепить непосредственно на шасси; а также в образовательных целях. Сама технология продолжает демонстрировать постепенное улучшение эффективности (больше светового потока на ватт) и цветовой однородности за счет усовершенствованных процессов эпитаксиального роста и сортировки, даже в рамках устоявшихся типов корпусов, таких как 5-миллиметровая «лампа».