Техническая документация на оранжевый светодиод LTL403FDBK - Выводной корпус - 5мм круглый - 2.4В - 20мА

1. Обзор продукта

LTL403FDBK — это светодиодная лампа для монтажа в отверстия, предназначенная для применения в качестве индикаторов общего назначения. В ней используется полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения оранжевого света. Устройство характеризуется высокой надёжностью, присущей твердотельным приборам, длительным сроком службы и совместимостью с уровнями управления интегральных схем, что делает его подходящим для использования в качестве индикатора уровня или сигнальной лампы в различном электронном оборудовании.

Продукт производится как бессвинцовый компонент и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Его основной корпус — стандартный круглый диаметром 5 мм с прозрачной линзой, что обеспечивает широкий угол обзора для видимости с разных сторон.

1.1 Ключевые преимущества

• Соответствие экологическим нормам:Бессвинцовая конструкция, соответствующая RoHS.
• Высокая надёжность:Твердотельная конструкция обеспечивает длительный срок службы и долговечность.
• Простота интеграции:Совместимость со стандартными логическими уровнями ИС, что упрощает проектирование схем.
• Оптические характеристики:Прозрачная линза обеспечивает хороший световой поток и определённый угол обзора.

2. Подробный разбор технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (P_D):Максимум 72 мВт. Это общая мощность, которую устройство может безопасно рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_FP):Максимум 60 мА в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):Максимальный постоянный ток 20 мА.
• Диапазон рабочих температур (T_A):от -40°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленные температурные условия.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -40°C до +100°C.
• Температура пайки выводов:260°C в течение 5 секунд, измеряется на расстоянии 2.0 мм от корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (T_A) 25°C и прямом токе (I_F) 10 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_v):50 мкд (Мин.), 140 мкд (Тип.), 240 мкд (Макс.). Это воспринимаемая яркость светодиода. Гарантия включает допуск ±15%.
• Угол обзора (2θ_1/2):40 градусов (Тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины от осевого (на оси) значения.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):611 нм (Тип.). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):598.0 нм (Мин.), 605.0 нм (Тип.), 613.5 нм (Макс.). Это единственная длина волны, определяющая воспринимаемый цвет светодиода, полученная из диаграммы цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм (Тип.). Это показатель спектральной чистоты или ширины полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):1.9 В (Мин.), 2.4 В (Тип.). Падение напряжения на светодиоде при протекании указанного прямого тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот параметр указан только для целей тестирования.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых оптических параметров для обеспечения однородности в рамках одного применения. Допуск сортировки применяется к пределам каждой группы.

3.1 Сортировка по силе света

Единицы измерения: мкд @ 10мА. Допуск на предел группы: ±15%.

• Группа CD:Минимум 50 мкд, Максимум 85 мкд.
• Группа EF:Минимум 85 мкд, Максимум 140 мкд.
• Группа GH:Минимум 140 мкд, Максимум 240 мкд.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения: нм @ 10мА. Допуск на предел группы: ±1 нм.

• Группа H22:от 598.0 нм до 600.0 нм.
• Группа H23:от 600.0 нм до 603.0 нм.
• Группа H24:от 603.0 нм до 606.5 нм.
• Группа H25:от 606.5 нм до 610.0 нм.
• Группа H26:от 610.0 нм до 613.5 нм.

Такая сортировка позволяет разработчикам выбирать светодиоды с очень специфичными цветовыми точками, что критически важно для применений, требующих подбора цвета или определённых эстетических требований.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типовые характеристики, которые необходимы для понимания поведения устройства в различных условиях. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, их значение анализируется ниже.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

ВАХ является нелинейной, что типично для диода. Указанное прямое напряжение (V_F) 2.4В при 10мА является ключевым параметром для проектирования. При увеличении тока V_Fбудет незначительно возрастать из-за последовательного сопротивления полупроводника и выводов. Эта кривая имеет решающее значение для проектирования токоограничивающего резистора в цепи управления.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света приблизительно пропорциональна прямому току в определённом диапазоне. Работа выше абсолютного максимального постоянного тока (20мА) не рекомендуется, так как это может привести к ускоренной деградации, сокращению срока службы и потенциальному катастрофическому отказу. Зависимость может стать сублинейной при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.

4.3 Спектральное распределение

Кривая спектрального излучения показывает пик около 611 нм (оранжевый) с типичной полушириной 17 нм. Доминирующая длина волны, используемая для сортировки, рассчитывается из этого спектра для определения цветовой точки. Узкая ширина полосы характерна для технологии AlInGaP, обеспечивая хорошую насыщенность цвета.

4.4 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. Как правило, прямое напряжение (V_F) имеет отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с ростом температуры), в то время как сила света уменьшается с ростом температуры перехода. Работа в указанном температурном диапазоне критически важна для поддержания производительности и надёжности.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство представляет собой стандартный круглый выводной светодиод диаметром 5 мм. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (дюймы приведены для справки).
• Стандартный допуск составляет ±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

Для выводных светодиодов катод обычно обозначается плоским срезом на ободке линзы или более коротким выводом. Для определения конкретной маркировки полярности данной детали следует обратиться к техническому описанию. Правильная полярность необходима для работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Формовка выводов

• Изгиб должен выполняться в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода.
• Основание выводной рамки не должно использоваться в качестве точки опоры при изгибе.
• Формовка выводов должна производиться при нормальной комнатной температуре идопроцесса пайки.
• При сборке печатной платы используйте минимально необходимую силу зажима, чтобы избежать чрезмерного механического напряжения на корпусе светодиода.

6.2 Процесс пайки

• Между основанием линзы и точкой пайки должно сохраняться минимальное расстояние 2 мм.
• Необходимо избегать погружения линзы в припой.
• Не следует прикладывать внешнее усилие к выводам, пока светодиод нагрет от пайки.

Рекомендуемые условия пайки:

• Паяльник:Максимальная температура 350°C, максимальное время 3 секунды (только один раз).
• Волновая пайка:
  • Предварительный нагрев: Максимум 100°C до 60 секунд.
  • Волна припоя: Максимум 260°C до 5 секунд.

Важное примечание:Пайка оплавлением в инфракрасной печи (IR) не является подходящим процессом для данного типа выводной светодиодной лампы. Чрезмерная температура или время могут вызвать деформацию линзы или отказ устройства.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы в несколько уровней для массовой обработки:

• Первичная упаковка:1000, 500, 200 или 100 штук в упаковочном пакете.
• Внутренняя коробка:10 упаковочных пакетов во внутренней коробке, всего 10 000 штук.
• Внешняя коробка:8 внутренних коробок во внешней коробке, всего 80 000 штук.

8. Рекомендации по применению

8.1 Предназначение и ограничения

Данный светодиод предназначен для обычного электронного оборудования, включая офисную технику, устройства связи и бытовые применения. Он не предназначен для применений, где требуется исключительная надёжность, особенно там, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские системы, критические устройства безопасности). Для таких применений с высокой надёжностью требуется консультация с поставщиком.

8.2 Проектирование цепи управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном подключении нескольких светодиодовнастоятельно рекомендуетсяиспользовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включённый последовательно с каждым светодиодом (Схема A).

Избегайте прямого параллельного подключения светодиодов без индивидуальных резисторов (Схема B). Небольшие различия в характеристиках прямого напряжения (V_F) между отдельными светодиодами могут вызвать значительный дисбаланс токов, приводящий к неравномерной яркости и потенциальному перетоку в некоторых устройствах.

Значение последовательного резистора (R_s) можно рассчитать по закону Ома: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_F— прямое напряжение светодиода (используйте типовое или максимальное значение для запаса по проекту), а I_F— желаемый прямой ток (например, 10 мА).

8.3 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды подвержены повреждению от электростатического разряда. Рекомендуемые меры предосторожности включают:

• Используйте токопроводящие браслеты или антистатические перчатки при обращении.
• Убедитесь, что всё оборудование, рабочие места и стеллажи для хранения правильно заземлены.
• Используйте ионизаторы для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе.

9. Хранение и обращение

• Условия хранения:Не должны превышать 30°C и 70% относительной влажности.
• Срок годности:Светодиоды, извлечённые из оригинальной упаковки, должны быть использованы в течение трёх месяцев.
• Длительное хранение:Для длительного хранения вне оригинальной упаковки храните в герметичном контейнере с осушителем или в эксикаторе, продуваемом азотом.
• Очистка:При необходимости очищайте только спиртосодержащими растворителями, такими как изопропиловый спирт.

10. Техническое сравнение и соображения

10.1 Материальная технология: AlInGaP

Использование фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) в качестве активного полупроводникового материала даёт преимущества для оранжевых, красных и жёлтых светодиодов. По сравнению со старыми технологиями, AlInGaP обычно обеспечивает более высокую световую отдачу, лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы. Пиковая длина волны 611 нм и узкая спектральная ширина являются прямым результатом этой материальной системы.

10.2 Выводной монтаж vs. Поверхностный монтаж

Это устройство для выводного монтажа, что означает, что оно предназначено для установки в металлизированные отверстия на печатной плате и пайки с обратной стороны. Эта технология обеспечивает высокую механическую прочность и часто предпочтительна для прототипов, образовательных наборов или применений, где предполагается ручная сборка или ремонт. В массовом автоматизированном производстве она всё чаще заменяется корпусами для поверхностного монтажа (SMD) из-за их меньшего размера и высоты.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать этот светодиод током 20 мА непрерывно?
О1: Да, 20 мА — это абсолютный максимальный постоянный прямой ток. Для надёжной долгосрочной работы общепринятой практикой является использование этого значения с запасом. Работа в типовых условиях тестирования 10 мА или немного выше (например, 15-18 мА) продлит срок службы и улучшит стабильность.

В2: Почему существует допуск ±15% на пределы групп по силе света?
О2: Это учитывает вариации измерительной системы и обеспечивает практическую реализуемость процесса сортировки. Это означает, что светодиод, помеченный как группа \"EF\" (85-140 мкд), на крайних значениях допуска может фактически измеряться как 72.25 мкд или 161 мкд. Разработчики должны учитывать этот разброс в своих оптических проектах.

В3: Что произойдёт, если я припаяю слишком близко к корпусу светодиода?
О3: Чрезмерное тепло, передаваемое по выводам, может повредить внутренние проводящие соединения, ухудшить характеристики полупроводникового кристалла или расплавить/деформировать пластиковую линзу. Это может вызвать немедленный отказ или значительно сократить срок службы светодиода. Всегда соблюдайте минимальное расстояние 2 мм.

В4: Можно ли использовать его в устройствах с батарейным питанием?
О4: Да, его типичное прямое напряжение 2.4В при 10мА делает его пригодным для работы от 3В монетной батареи (например, CR2032) или двух последовательно соединённых батарей AA/AAA (3В). Последовательный резистор обязателен для ограничения тока от более высокого напряжения батареи.

12. Пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели с четырьмя оранжевыми индикаторами состояния для потребительского электронного устройства, питаемого от шины постоянного тока 5В.

Этапы проектирования:

1. Выбор тока:Выберите прямой ток (I_F) 15 мА для хорошего баланса яркости и долговечности, что значительно ниже максимума в 20 мА.
2. Опорное напряжение:Используйте максимальное прямое напряжение (V_F) из технического описания для консервативного проектирования. Хотя типичное значение составляет 2.4В, использование значения, например, 2.6В, обеспечивает запас.
3. Расчёт резистора: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F= (5В - 2.6В) / 0.015А = 160 Ом. Ближайшее стандартное значение ряда E24 — 160Ω или 150Ω.
4. Мощность резистора: P_R= I_F²* R_s= (0.015)²* 160 = 0.036 Вт. Стандартный резистор мощностью 1/8 Вт (0.125 Вт) или 1/10 Вт более чем достаточен.
5. Схема соединений:Используйте четыре независимые цепи (светодиод + резистор 160Ω), подключённые параллельно к шине 5В. Не подключайте четыре светодиода к одному общему резистору.
6. Разводка печатной платы:Убедитесь, что монтажные отверстия для светодиодов обеспечивают расстояние изгиба выводов 3 мм и что контактные площадки расположены на расстоянии >2 мм от контура корпуса светодиода на печатной плате.

13. Принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые приборы с p-n переходом. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В данном светодиоде на основе AlInGaP энергия, выделяемая при этой рекомбинации электрон-дырка, в основном выделяется в виде фотонов (света) с энергией, соответствующей оранжевой части видимого спектра (~611 нм). Прозрачная эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла, формирования светового пучка и улучшения вывода света из материала.

14. Технологические тренды

Общая тенденция в корпусировании светодиодов — переход к меньшим форм-факторам и технологии поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки. Однако выводные светодиоды, такие как круглый корпус 5 мм, остаются актуальными для рынка любителей, образовательных целей, поддержки устаревшей продукции и применений, требующих очень высокой механической прочности соединения. Достижения в области материалов AlInGaP и родственных полупроводников III-V группы продолжают расширять пределы эффективности (люмен на ватт) и надёжности. Кроме того, продолжается разработка технологий с люминофорным преобразованием для достижения более широкой гаммы цветов из одного полупроводникового материала, хотя для монохроматических оранжевых светодиодов прямоизлучающий AlInGaP остаётся доминирующей и наиболее эффективной технологией.