Светодиодная лампа 3.1мм сквозного монтажа Супер Красный 639нм - 2.4В 20мА - 400мкд - Технический паспорт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительной светодиодной лампы диаметром 3.1 мм для сквозного монтажа. Устройство использует технологию AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения супер красного свечения. Оно предназначено для универсальных индикаторных и осветительных применений в различном электронном оборудовании, предлагая баланс высокой силы света, низкого энергопотребления и надежной работы.

Ключевые преимущества этого светодиода включают его высокую эффективность, которая позволяет получить яркий свет при относительно низких токах накачки, что обеспечивает совместимость с интегральными схемами. Его универсальный корпус обеспечивает простой монтаж на печатные платы (ПП) или панели. Основными целевыми рынками являются бытовая электроника, промышленные системы управления, устройства связи и офисное оборудование, где требуются четкие и надежные визуальные индикаторы.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эксплуатационные пределы устройства определены для обеспечения долгосрочной надежности. Максимальная непрерывная рассеиваемая мощность составляет 75 мВт при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Постоянный прямой ток не должен превышать 30 мА. Для импульсного режима допустим пиковый прямой ток 90 мА при определенных условиях: скважность 1/10 и длительность импульса 0.1 мс. Максимальное обратное напряжение составляет 5 В. Диапазон рабочих температур и температур хранения от -40°C до +100°C. При пайке выводы могут выдерживать 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1.6 мм от корпуса светодиода. Коэффициент снижения номинала для прямого тока выше температуры окружающей среды 50°C составляет 0.4 мА/°C.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Ключевые параметры производительности измерены при T_A=25°C и I_F=20мА. Сила света (I_V) имеет типичное значение 400 милликандел (мкд), минимальное - 140 мкд. Распределение света характеризуется углом обзора 45 градусов (2θ_1/2), определяемым как угол отклонения от оси, при котором интенсивность падает до половины от осевого значения.

Спектральные характеристики включают пиковую длину волны излучения (λ_P) 639 нм и доминирующую длину волны (λ_d) 631 нм, которая определяет воспринимаемый цвет. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 20 нм. Электрические параметры: прямое напряжение (V_F) обычно составляет 2.4 В, максимальное - 2.4 В при 20мА. Обратный ток (I_R) максимально 100 мкА при обратном смещении 5 В, а емкость перехода (C) составляет 40 пФ, измеренная при 0В и 1МГц.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия в применениях светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Сила света классифицируется по корзинам, обозначаемым двухбуквенными кодами. Например, корзина 'GH' охватывает интенсивности от 140 мкд до 240 мкд, 'JK' - от 240 мкд до 400 мкд, а 'LM' - от 400 мкд до 680 мкд, все измерено при 20мА. Допуск для каждого предела корзины составляет ±15%. Конкретный код корзины указан на каждом упаковочном пакете для обеспечения прослеживаемости.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны, определяющая цветовую точку, также сортируется по корзинам. Коды, такие как H29-H33, представляют определенные диапазоны длин волн в нанометрах (например, H31: 629.0 – 633.0 нм). Допуск для каждого предела корзины составляет ±1 нм. Такая точная сортировка позволяет разработчикам выбирать светодиоды с очень высокой цветовой однородностью для своих проектов.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом паспорте приведены типичные характеристические кривые, которые имеют решающее значение для проектного анализа. Эти кривые, построенные в зависимости от температуры окружающей среды, если не указано иное, визуально представляют взаимосвязь ключевых параметров. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, они обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока, часто нелинейно, выделяя точку максимальной эффективности.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Иллюстрирует ВАХ диода, что необходимо для расчета значений последовательного резистора и рассеиваемой мощности.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует тепловое снижение светового потока, что критически важно для применений в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий концентрацию светового потока вокруг пика 639 нм и полуширину 20 нм.

Эти кривые позволяют инженерам прогнозировать поведение устройства в нестандартных условиях (разные токи, температуры) и являются основой для надежной схемотехнической разработки.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод размещен в круглом корпусе диаметром 3.1 мм с прозрачной линзой. Ключевые размерные примечания: все размеры указаны в миллиметрах (с эквивалентами в дюймах), стандартный допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное. Смола под фланцем может выступать максимум на 1.0 мм. Расстояние между выводами измеряется в точке их выхода из корпуса. Детальный чертеж с размерами обычно показывает диаметр корпуса, форму линзы, длину и диаметр выводов, что критически важно для проектирования посадочного места на ПП и размеров выреза в панели.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Формовка выводов

Если выводы необходимо согнуть, это должно быть сделано до пайки и при нормальной комнатной температуре. Изгиб должен выполняться в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода. Критически важно, чтобы само основание выводной рамки не использовалось в качестве точки опоры при изгибе, так как это может создать напряжение во внутреннем креплении кристалла.

6.2 Параметры пайки

Минимальный зазор в 2 мм должен соблюдаться между основанием линзы и точкой пайки. Линза никогда не должна погружаться в припой. Рекомендуемые условия:

• Ручная пайка (паяльником):Максимальная температура 300°C, максимальное время 3 секунды на вывод (только один раз).
• Волновая пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 100°C до 60 секунд. Температура волны припоя максимум 260°C с максимальным временем контакта 10 секунд.

Превышение этих температурных или временных ограничений может вызвать деформацию линзы или катастрофический отказ светодиода.

6.3 Хранение и обращение

Для длительного хранения вне оригинальной упаковки рекомендуется помещать светодиоды в герметичный контейнер с осушителем или в азотную среду. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, желательно использовать в течение трех месяцев. Условия хранения не должны превышать 30°C и 70% относительной влажности. Для очистки следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная спецификация упаковки имеет уровни: 1000, 500 или 250 штук в антистатическом упаковочном пакете. Десять таких пакетов помещаются во внутреннюю коробку, всего 10 000 штук. Затем восемь внутренних коробок упаковываются в основную внешнюю коробку, что дает стандартное отгрузочное количество 80 000 штук на партию. Отмечается, что в пределах отгрузочной партии только последняя упаковка может содержать неполное количество. Указанный конкретный номер детали - LTL1CHKRKNN.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном подключении нескольких светодиодов настоятельно рекомендуется использовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом. Альтернативный вариант - прямое параллельное подключение нескольких светодиодов к одному резистору (Схема B в техническом паспорте) - не рекомендуется, поскольку небольшие различия в характеристике прямого напряжения (V_F) каждого светодиода могут вызвать значительные различия в распределении тока и, как следствие, в воспринимаемой яркости.

8.2 Защита от ЭСР (электростатического разряда)

Данный светодиод подвержен повреждению от электростатического разряда. При обращении и сборке должна быть реализована комплексная программа контроля ЭСР. Это включает: использование заземленных браслетов или антистатических перчаток; обеспечение правильного заземления всего оборудования, рабочих мест и стеллажей для хранения; применение ионизаторов для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на поверхности пластиковой линзы из-за трения при обращении.

8.3 Область применения и предостережения

Данный светодиод предназначен для обычного электронного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские приборы, критические системы безопасности), необходимы специальные консультации и квалификация перед использованием.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), этот супер красный светодиод на основе AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу. Это означает, что он может обеспечить гораздо больший световой поток (измеряемый в мкд) при том же токе накачки 20 мА, или обеспечить аналогичную яркость при более низком токе, снижая общее энергопотребление системы. Диаметр 3.1 мм является распространенным отраслевым стандартом, обеспечивая широкую совместимость с существующими топологиями ПП и вырезами в панелях, разработанными для светодиодов размера "T-1". Прозрачная линза, в отличие от рассеивающей, обеспечивает максимально возможную осевую силу света, что делает ее подходящей для применений, требующих яркой, сфокусированной точки света.

10. Часто задаваемые вопросы (ЧАВО)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от логического выхода 5В?

О: Нет. При типичном V_F2.4В, прямое подключение к 5В вызовет чрезмерный ток, что разрушит светодиод. Всегда должен использоваться последовательный резистор для ограничения тока до желаемого значения (например, 20мА). Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

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

О: Пиковая длина волны (λ_P) - это единственная длина волны, на которой спектральная мощность физически максимальна (здесь 639 нм). Доминирующая длина волны (λ_d) - это расчетное значение (здесь 631 нм), полученное из цветовых координат на диаграмме цветности МКО; оно представляет собой единственную длину волны чистого спектрального света, которую человеческий глаз воспринимает как имеющую тот же цвет, что и смешанное излучение светодиода.

В: Как интерпретировать угол обзора?

О: Угол обзора 45 градусов (2θ_1/2= 45°) означает, что точка половинной интенсивности находится под углом 22.5 градуса от центральной оси. Свет виден и за пределами этого угла, но с меньшей интенсивностью. Это определяет ширину луча светодиода.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Индикатор состояния на блоке питания.Один светодиод с последовательным резистором может указывать на "питание включено". Используя типичное V_F2.4В и желаемый I_F20мА от шины 12В, значение резистора будет (12В - 2.4В) / 0.02А = 480 Ом. Подойдет стандартный резистор на 470 Ом или 510 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет (12В-2.4В)*0.02А = 0.192Вт, поэтому резистора мощностью 1/4 Вт достаточно.

Пример 2: Многосегментный светодиодный индикатор уровня.Для 10-сегментного индикатора уровня рекомендуется использовать 10 отдельных токоограничивающих резисторов, каждый из которых включен последовательно со своим светодиодом. Затем все пары светодиод-резистор подключаются параллельно к источнику питающего напряжения. Это гарантирует, что каждый светодиод получает правильный ток независимо от незначительных вариаций V_F, обеспечивая равномерную яркость сегментов.

12. Введение в принцип работы

Данный светодиод представляет собой полупроводниковый диод на основе материалов AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал перехода диода (примерно 2.0-2.4В), электроны и дырки инжектируются в активную область из материалов n-типа и p-типа соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав кристаллической решетки AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света - в данном случае, в красном спектре около 639 нм. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует диаграмму направленности светового потока.

13. Технологические тренды

Разработка материалов AlInGaP представляла собой значительный прогресс по сравнению с более ранними технологиями красных светодиодов, предлагая существенно улучшенную эффективность и яркость. Общая тенденция в индикаторных светодиодах продолжается в сторону повышения эффективности (больше светового потока на ватт электрической мощности), что позволяет снизить энергопотребление и уменьшить тепловыделение в конечных продуктах. Также наблюдается стремление к ужесточению допусков сортировки как по цвету, так и по интенсивности, чтобы удовлетворить требованиям применений, требующих высокой визуальной однородности, таких как полноцветные дисплеи и автомобильные комбинации приборов. Хотя корпуса для поверхностного монтажа (SMD) доминируют в новых разработках для миниатюризации, светодиоды для сквозного монтажа, подобные этому, остаются актуальными для прототипирования, ремонта, устаревших систем и применений, где приоритет отдается механической прочности и простоте ручной пайки.