Техническая спецификация (Datasheet) белого светодиода T-1 3/4 - Диаметр 5мм - Прямое напряжение 3.6В - Рассеиваемая мощность 120мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокояркого белого светоизлучающего диода (LED), предназначенного для монтажа в отверстия (THT) на печатных платах (PCB) или панелях. Устройство использует технологию InGaN (нитрид индия-галлия) для получения белого света и заключено в популярный корпус диаметром T-1 3/4 (5 мм) с прозрачной линзой. Оно спроектировано для низкого энергопотребления и высокой эффективности, что делает его подходящим для широкого спектра применений в качестве индикаторов и для подсветки, где требуется надежная работа.

Ключевые преимущества данного светодиода включают его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что означает отсутствие свинца. Его конструкция совместима с интегральными схемами благодаря низким требованиям к току. Универсальная возможность монтажа обеспечивает гибкую интеграцию в различные электронные сборки.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Устройство не должно эксплуатироваться за пределами этих значений, так как это может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (Pd):120 мВт. Это максимальная общая мощность, которую светодиод может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, указанный для скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Он значительно выше постоянного тока, чтобы обеспечить работу с короткими импульсами высокой интенсивности.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -25°C до +80°C. Светодиод предназначен для работы в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -30°C до +100°C.
• Температура пайки выводов:260°C в течение 5 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм (0.063") от корпуса светодиода. Это определяет тепловой профиль, который выводы могут выдержать при ручной или волновой пайке.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (I_v):10000 - 16000 мкд (милликандела) при прямом токе (I_F) 20 мА. Это мера воспринимаемой мощности света, излучаемого в определенном направлении. Фактическое значение имеет допуск ±15% и классифицируется по бинам (см. раздел 3). Измерение проводится в соответствии с кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):15 градусов (типичное значение). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового осевого значения. Такой узкий угол обзора указывает на более сфокусированный, прожекторный луч.
• Координаты цветности (x, y):Приблизительно 0.30, 0.30 при I_F= 20 мА. Эти координаты определяют цветовую точку белого света на диаграмме цветности CIE 1931. Для более строгого контроля цвета определены конкретные бины (см. раздел 3).
• Прямое напряжение (V_F):3.3 В (мин.) / 3.6 В (макс.) при I_F= 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы. Оно также сортируется по бинам для обеспечения однородности.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (макс.) при обратном напряжении (V_R) 5 В.Важное примечание:Этот параметр предназначен только для целей тестирования. Светодиод не предназначен для работы в обратном смещении, и подача обратного напряжения в реальной схеме может повредить устройство.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Для обеспечения однородности при массовом производстве светодиоды сортируются по бинам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по яркости, напряжению и цвету.

3.1 Сортировка по силе света (I_v)

На основе минимальных и максимальных значений силы света при I_F=20 мА:

• Y1:10000 - 13000 мкд
• Z1:13000 - 17000 мкд
• Z2:17000 - 22000 мкд

Применяется допуск измерения 15%.

3.2 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

На основе прямого напряжения при I_F=20 мА:

• 3H:2.75В - 3.00В
• 4H:3.00В - 3.25В
• 5H:3.25В - 3.50В
• 6H:3.50В - 3.60В

Применяется допуск измерения 15%.

3.3 Сортировка по оттенку (цветности)

Определяются четырехугольниками координат (x,y) на диаграмме CIE 1931, например:

• Бин 40:Координаты, образующие четырехугольник вокруг определенной белой точки.
• Бин 50, 60, 70:Последующие бины с постепенно отличающимися цветовыми координатами, позволяющие выбирать от более холодных до потенциально более теплых белых оттенков (точная интерпретация требует диаграммы).

Применяется допуск измерения цветовых координат ±0.01.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации указаны конкретные графики, типичные кривые для таких светодиодов включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I_vот I_F):Показывает, как световой выход увеличивается с током, обычно сублинейным образом, подчеркивая важность стабилизации тока, а не напряжения.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (V_Fот I_F):Демонстрирует экспоненциальную ВАХ диода. Напряжение резко возрастает после преодоления порога включения.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды (I_vот T_a):Иллюстрирует уменьшение светового выхода при увеличении температуры перехода, что является ключевым фактором для теплового режима в мощных приложениях или при высоких температурах окружающей среды.

Эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях (разные токи или температуры) и для точного проектирования схемы.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод использует стандартный круглый корпус для монтажа в отверстия T-1 3/4 (5 мм). Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (дюймы приведены в скобках).
• Применяется общий допуск ±0.25 мм (±0.010"), если не указано иное.
• Максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1.0 мм (0.04").
• Расстояние между выводами измеряется в точке их выхода из корпуса.

5.2 Определение полярности и формовка выводов

Как правило, более длинный вывод обозначает анод (плюс), а более короткий вывод или плоское место на ободке корпуса обозначает катод (минус). В спецификации подчеркиваются важные правила обращения:

• Формовку выводов необходимо выполнятьдопайки и при нормальной комнатной температуре.
• Изгибы должны выполняться на расстоянии не менее 3 мм от основания линзы светодиода. Запрещается использовать корпус в качестве точки опоры.
• Выводы следует обрезать при нормальной температуре.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры пайки

Ручная пайка (паяльником):

• Температура: максимум 300°C.
• Время: максимум 3 секунды на вывод (только один раз).

• Температура предварительного нагрева: максимум 100°C.
• Время предварительного нагрева: максимум 60 секунд.
• Температура паяльной волны: максимум 260°C.
• Время контакта: максимум 5 секунд.

6.2 Хранение и очистка

• Хранение:Рекомендуемые условия хранения: ≤30°C и ≤70% относительной влажности. Светодиоды, извлеченные из оригинальных влагозащитных пакетов, должны быть использованы в течение трех месяцев. Для более длительного хранения используйте герметичный контейнер с осушителем или азотной атмосферой.
• Очистка:При необходимости очистки используйте спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт.

6.3 Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды чувствительны к статическому электричеству. Меры предосторожности при обращении включают использование антистатических браслетов, перчаток и обеспечение надлежащего заземления всего оборудования.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартный процесс упаковки выглядит следующим образом:

• Базовая единица:500 или 250 штук в антистатическом влагозащитном пакете.
• Внутренняя коробка:Содержит 10 пакетов, всего 5 000 штук.
• Внешняя коробка:Содержит 8 внутренних коробок, всего 40 000 штук.

Конкретный номер детали (например, LTW-2S3D7) идентифицирует продукт. Код бина силы света указан на каждом упаковочном пакете.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот светодиод подходит для индикаторных ламп общего назначения, отображения статуса, подсветки небольших панелей и декоративного освещения в потребительской электронике, бытовой технике, промышленных панелях управления и автомобильных интерьерах (при соблюдении условий окружающей среды). Он предназначен для обычного электронного оборудования.

8.2 Особенности проектирования схемы

Способ управления:Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости, особенно при параллельном подключении нескольких светодиодов,настоятельно рекомендуетсяиспользовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода (Схема A). Прямое параллельное подключение нескольких светодиодов к источнику напряжения (Схема B) не рекомендуется из-за разброса прямого напряжения (V_F) между отдельными светодиодами, что может привести к значительным различиям в токе и, следовательно, в яркости.

Значение последовательного резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_Fи I_F— желаемые рабочие точки для светодиода.

8.3 Тепловой режим

Хотя это маломощное устройство, соблюдение максимальной рассеиваемой мощности и диапазона рабочих температур имеет решающее значение для долговечности. В приложениях с высокой температурой окружающей среды или в закрытых пространствах обеспечьте достаточный воздушный поток или рассмотрите возможность снижения рабочего тока.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми технологиями, такими как лампы накаливания, этот светодиод предлагает значительно более высокую эффективность, больший срок службы и меньшее тепловыделение. На рынке светодиодов его ключевыми отличиями являются специфическая комбинация высокой силы света (10 000+ мкд) в стандартном 5-мм корпусе, узкий угол обзора 15 градусов для направленного света и четко определенная структура бининга для однородности яркости и цвета. Соответствие RoHS является стандартным требованием, но остается важной особенностью для современного производства электроники.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я подключить этот светодиод напрямую к источнику питания 5В без резистора?
О:No.Это, скорее всего, разрушит светодиод. Прямое напряжение составляет около 3.6 В. Подача 5 В вызовет чрезмерный ток, превышающий максимальный постоянный ток. Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор.

В: В чем разница между пиковым прямым током (100 мА) и постоянным прямым током (30 мА)?
О: Светодиод может выдерживать короткие импульсы более высокого тока (100 мА), но только при низкой скважности. Для непрерывной работы ток не должен превышать 30 мА. Превышение постоянного тока вызывает чрезмерный нагрев и быстрое ухудшение характеристик.

В: Почему угол обзора такой узкий (15°)?
О: Прозрачная линза и внутренний отражатель кристалла спроектированы для коллимации света в сфокусированный луч. Это идеально подходит для применений, где свет должен быть виден с определенного направления, например, для индикатора на панели, который смотрят прямо.

В: Как интерпретировать бины оттенка (40, 50 и т.д.)?
О: Эти бины представляют разные области на диаграмме цветности CIE. Меньшие числа (например, Бин 40) обычно соответствуют белому свету с разной коррелированной цветовой температурой (CCT). Для точного подбора цвета обратитесь к конкретной диаграмме цветности и диапазонам координат, приведенным в полной спецификации.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели индикации состояния с 10 одинаковыми белыми светодиодами. Доступный источник питания — 12 В постоянного тока. Цель — достичь яркого и равномерного свечения.

Этапы проектирования:

1. Топология схемы:Для обеспечения однородности подключите 10 светодиодов последовательно, каждый со своим резистором (или используйте один резистор большей мощности для всей цепочки, если бины V_Fблизки). Параллельное соединение рискованнее из-за разброса V_F variation.
2. Рабочая точка:Выберите прямой ток (I_F). Безопасной и яркой точкой является 20 мА, что соответствует условиям тестирования и находится в пределах максимума 30 мА.
3. Расчет напряжения:Предположим наихудший случай V_Fиз бина 6H: 3.6 В. Для 10 светодиодов, соединенных последовательно, общее V_F= 36 В. Это превышает напряжение питания 12 В, поэтому последовательное соединение всех 10 невозможно. Вместо этого используйте две параллельные ветви по 5 светодиодов в каждой, соединенных последовательно.
4. Расчет резистора для одной ветви (5 светодиодов):
   Общее V_F(5 светодиодов) = 5 * 3.6 В = 18 В. Это уже выше 12 В, поэтому этот подход также не работает. Пересмотрим: При питании 12 В можно соединить последовательно только несколько светодиодов. Для 3 светодиодов в серии: V_F= 10.8 В. Резистор R = (12В - 10.8В) / 0.020А = 60 Ом. Мощность на резисторе P = I²R = (0.02^2)*60 = 0.024 Вт, поэтому стандартный резистор 1/4 Вт подходит. Потребуется 4 такие цепочки (3+3+3+1), чтобы получить 10 светодиодов, с соответствующими резисторами для каждой цепочки.
5. Реализация:Эта конструкция обеспечивает равномерную яркость в каждой цепочке и защищает каждый светодиод собственным ограничителем тока.

12. Введение в принцип работы

Этот белый светодиод основан на технологии полупроводников InGaN. В отличие от традиционных белых светодиодов, использующих синий кристалл с желтым люминофором, в спецификации указано "InGaN White", что обычно означает аналогичный принцип: полупроводниковый чип излучает синий свет. Этот синий свет затем возбуждает слой желтого (или желтого и красного) люминофорного покрытия внутри корпуса. Комбинация синего света от чипа и желтого/красного света от люминофора смешивается, создавая свет, который человеческий глаз воспринимает как белый. Конкретный состав люминофора определяет коррелированную цветовую температуру (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) белого света. Прозрачная линза позволяет всему смешанному свету проходить с минимальным рассеиванием, что способствует узкому углу обзора.

13. Тенденции развития технологий

Развитие технологии белых светодиодов движется за счет постоянного повышения эффективности (люмен на ватт), качества цвета (CRI и однородность CCT) и снижения стоимости. Хотя светодиоды для поверхностного монтажа (SMD) доминируют в новых разработках благодаря меньшему размеру и лучшей пригодности для автоматизированной сборки, светодиоды для монтажа в отверстия, такие как этот корпус T-1 3/4, остаются актуальными для прототипирования, любительских проектов, ремонта и применений, требующих надежного механического крепления или более высокой яркости из одной точки в дискретном корпусе. Тенденции в материаловедении сосредоточены на разработке более эффективных и стабильных люминофоров, а также на исследовании новых полупроводниковых структур для улучшения вывода света и тепловых характеристик. Основная цель — создание более устойчивых и энергоэффективных решений для освещения во всех секторах.