Техническая спецификация (Datasheet) светодиода T-1 5мм сквозного монтажа - Красный 639нм - 2.4В 30мА - 72мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики стандартного светодиода сквозного монтажа диаметром T-1 (5мм). Этот компонент предназначен для индикации состояния и подсветки в широком спектре электронных приложений. Его основные преимущества включают низкое энергопотребление, высокую световую отдачу и конструкцию, не содержащую свинца, соответствующую директиве RoHS. Устройство оснащено красным рассеивающим линзой на основе технологии AlInGaP, предлагая популярный форм-фактор, подходящий как для прототипирования, так и для серийного производства.

Целевые рынки для данного светодиода разнообразны и включают в себя коммуникационное оборудование, компьютерную периферию, потребительскую электронику, бытовую технику и системы промышленной автоматики. Гибкость его применения поддерживается доступностью в различных бинах по силе света и стандартным углом обзора, что позволяет инженерам выбирать подходящий уровень яркости для конкретных потребностей приложения.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные предельные параметры

Устройство не должно эксплуатироваться за пределами этих пределов во избежание необратимого повреждения. Ключевые параметры включают максимальную рассеиваемую мощность 72 мВт при температуре окружающей среды (TA) 25°C. Постоянный прямой ток ограничен 30 мА, в то время как более высокий импульсный прямой ток 90 мА допустим в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Диапазон рабочих температур составляет от -30°C до +85°C. Критическим параметром является коэффициент снижения прямого тока, который линейно составляет 0.57 мА/°C, начиная с 50°C. Это означает, что допустимый постоянный ток уменьшается при повышении температуры окружающей среды выше 50°C для управления температурой перехода и обеспечения надежности.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Измеренные при TA=25°C и стандартном испытательном токе (IF) 20 мА, определяются основные рабочие характеристики светодиода. Сила света (Iv) имеет типичное значение 180 милликандел (мкд), с минимумом 110 мкд и максимумом до 400 мкд в зависимости от кода бина. Угол обзора (2θ1/2), при котором интенсивность составляет половину осевого значения, равен 50 градусам, обеспечивая умеренно широкий луч. Пиковая длина волны излучения (λP) составляет 639 нм, а доминирующая длина волны (λd) находится в диапазоне от 621 нм до 642 нм, определяя воспринимаемый красный цвет. Прямое напряжение (VF) типично равно 2.4В с максимумом 2.4В при 20 мА. Обратный ток (IR) ограничен 100 мкА при обратном напряжении (VR) 5В, хотя устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

3. Спецификация системы биновки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам. Используются два основных параметра для биновки:

3.1 Биннинг по силе света

Светодиоды классифицируются на основе измеренной силы света при 20 мА. Коды бинов варьируются от F (110-140 мкд) до K (310-400 мкд). Допуск ±15% применяется к каждому пределу бина.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Для постоянства цвета светодиоды бинируются по доминирующей длине волны. Коды от H29 до H33 покрывают диапазон от 621.0 нм до 642.0 нм с шагом примерно 4 нм. Допуск для каждого предела бина составляет ±1 нм.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические данные приведены в спецификации (Рис. 1-6), типичные кривые для данного класса устройств иллюстрируют ключевые зависимости. Кривая зависимости прямого тока от прямого напряжения (I-V) показывает экспоненциальную зависимость, характерную для диода. Кривая зависимости относительной силы света от прямого тока демонстрирует, что световой выход линейно увеличивается с током в рабочем диапазоне. Кривая зависимости относительной силы света от температуры окружающей среды обычно показывает снижение выходной мощности при повышении температуры, подчеркивая важность теплового управления. Кривая спектрального распределения центрирована вокруг пиковой длины волны 639 нм с полушириной спектра примерно 20 нм.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры

Светодиод соответствует стандартному корпусу T-1 (5мм) с радиальными выводами. Ключевые размеры включают диаметр линзы, общую высоту и расстояние между выводами. Выводы выходят из корпуса с заданным шагом, и для большинства размеров применяется допуск ±0.25 мм. Максимальный выступ смолы под фланцем определен как 1.0 мм. Анодный (положительный) вывод, как правило, идентифицируется как более длинный.

5.2 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы для оптовой обработки и отгрузки. Стандартный поток упаковки: 1000 штук в антистатическом пакете; 10 пакетов (10 000 шт.) во внутренней коробке; 8 внутренних коробок (80 000 шт.) в основной внешней коробке. Неполные упаковки допускаются только для последней упаковки в партии отгрузки.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Хранение и обращение

Светодиоды должны храниться в среде, не превышающей 30°C и 70% относительной влажности. Если они извлечены из оригинальной упаковки, их следует использовать в течение трех месяцев. Для более длительного хранения используйте герметичный контейнер с осушителем. Обращайтесь с соблюдением мер предосторожности от ЭСР: используйте заземленные браслеты, рабочие места и ионизаторы для нейтрализации статического электричества на пластиковой линзе.

6.2 Формовка выводов

Изгиб выводов должен выполняться в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода, при комнатной температуре и до процесса пайки. Основание выводной рамки не должно использоваться в качестве точки опоры. При установке на печатную плату используйте минимальное усилие зажима.

6.3 Процесс пайки

Минимальный зазор в 3 мм должен соблюдаться между точкой пайки и основанием линзы. Линза не должна погружаться в припой. Рекомендуемые условия:
Паяльник:Макс. 350°C в течение не более 3 секунд, при этом жало должно находиться не ближе 2 мм от основания линзы.
Волновая пайка:Предварительный нагрев до макс. 100°C в течение не более 60 с, волна припоя при макс. 260°C в течение не более 5 с, при этом уровень припоя не должен быть выше 2 мм от основания линзы.
Инфракрасная (ИК) пайка оплавлением не подходит для данного корпуса сквозного монтажа. Чрезмерный нагрев или время могут деформировать линзу или вызвать отказ.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для обеспечения постоянной яркости, особенно при параллельном подключении нескольких светодиодов,настоятельно рекомендуетсяиспользовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода (Схема А). Прямое параллельное подключение нескольких светодиодов от источника напряжения (Схема Б) не рекомендуется из-за разброса прямого напряжения (VF) отдельных светодиодов, что приведет к неравномерному распределению тока и, следовательно, неравномерной яркости.

7.2 Особенности проектирования

Учитывайте падение прямого напряжения и желаемый ток для расчета соответствующего номинала последовательного резистора, используя закон Ома: R = (Vcc - VF) / IF. Принимайте во внимание снижение прямого тока с температурой окружающей среды, если рабочая среда теплая. Убедитесь, что разводка печатной платы обеспечивает минимальный рекомендуемый зазор между паяным соединением и корпусом светодиода. Данный светодиод подходит как для внутренней, так и для наружной рекламы, а также для общего электронного оборудования, но конструкция должна учитывать необходимость герметизации при использовании на улице.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми технологиями, этот красный светодиод на основе AlInGaP предлагает более высокую световую отдачу и лучшие характеристики в зависимости от температуры. Стандартный корпус T-1 обеспечивает широкую совместимость с существующими посадочными местами на печатных платах и разъемами. Наличие нескольких бинов по интенсивности позволяет оптимизировать стоимость — выбирая более низкий бин для некритичных индикаторов и более высокий для применений, требующих большей видимости. Соответствие RoHS является ключевым отличием для продуктов, предназначенных для глобальных рынков со строгими экологическими нормами.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я питать этот светодиод без последовательного резистора?
О: Нет. Питание светодиода напрямую от источника напряжения с высокой вероятностью превысит его максимальный номинальный ток, что приведет к немедленному или быстрому выходу из строя. Последовательный резистор обязателен для регулирования тока.

В: В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?
О: Пиковая длина волны (λP) — это длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность максимальна (639 нм). Доминирующая длина волны (λd) выводится из цветовых координат и представляет собой длину волны монохроматического света, который выглядел бы для человеческого глаза таким же цветом (621-642 нм). Доминирующая длина волна более важна для восприятия цвета.

В: Могу ли я использовать этот светодиод для индикации обратного напряжения?
О: Нет. Устройство имеет максимальное обратное напряжение 5В только для тестирования тока утечки. Оно не предназначено для работы в обратном смещении. Применение обратного напряжения в схеме может его повредить.

В: Как интерпретировать код бина на пакете?
О: На этикетке пакета указаны коды для силы света (например, G, H) и доминирующей длины волны (например, H31). Сопоставьте их с таблицами бинов в разделе 3, чтобы узнать гарантированные минимальные и максимальные значения для светодиодов в этом пакете.

10. Практический пример применения

Сценарий:Проектирование индикатора питания для адаптера постоянного тока 12В.
Шаги проектирования:
1. Выберите целевой прямой ток (IF). Использование типичного значения 20 мА является стандартным.
2. Используйте типичное прямое напряжение (VF) 2.4В для расчета.
3. Рассчитайте последовательный резистор: R = (12В - 2.4В) / 0.020А = 480 Ом. Ближайшее стандартное значение ряда E24 — 470 Ом.
4. Пересчитайте фактический ток: I = (12В - 2.4В) / 470Ω ≈ 20.4 мА (безопасно).
5. Рассчитайте мощность резистора: P = I² * R = (0.0204)² * 470 ≈ 0.195 Вт. Стандартный резистор на 1/4 Вт (0.25 Вт) достаточен с запасом.
6. Выберите подходящий бин по силе света. Для простого индикатора питания часто достаточно и экономически эффективен более низкий бин (например, F или G).
7. Убедитесь, что расстояние между отверстиями на печатной плате соответствует шагу выводов светодиода и что паяльная площадка обеспечивает требуемый зазор в 3 мм от корпуса светодиода.

11. Принцип работы

Светоизлучающий диод (СИД) — это полупроводниковый p-n переходный диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов — в данном случае фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для излучения красного света. Рассеивающая линза инкапсулирует полупроводниковый кристалл и служит для его защиты, формирования луча (угла обзора) и рассеивания света для более равномерного внешнего вида.

12. Технологические тренды

Хотя светодиоды сквозного монтажа остаются важными для прототипирования, ремонта и некоторых применений, требующих надежных механических соединений, отраслевой тренд сильно сместился в сторону светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) для массовой автоматизированной сборки. Корпуса SMD предлагают меньшую занимаемую площадь, меньшую высоту и лучше подходят для пайки оплавлением. Однако компоненты сквозного монтажа, такие как этот светодиод T-1, продолжают оставаться актуальными в образовательных учреждениях, любительских проектах и приложениях, где ожидается ручная сборка или замена. Достижения в материалах, таких как AlInGaP, значительно улучшили эффективность и яркость красных светодиодов по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, позволяя работать при более низком токе или получать более высокий световой поток. Будущие разработки в этом форм-факторе могут быть сосредоточены на дальнейшем повышении эффективности и расширении цветовой гаммы в том же механическом корпусе.