Красный светодиод 3.1 мм с силой света 180-400 мкд - Напряжение 2.4 В - Мощность 75 мВт - Техническая документация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоэффективного красного светодиода с низким энергопотреблением в выводном корпусе диаметром 3.1 мм. Устройство использует в качестве источника света чип AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), инкапсулированный в прозрачную линзу. Оно предназначено для универсального монтажа на печатные платы (ПП) или панели и характеризуется совместимостью с интегральными схемами благодаря низким требованиям к току. Основные области применения включают световые индикаторы общего назначения в различном электронном оборудовании, где требуется надежная и хорошо видимая сигнализация.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая сила света:Обеспечивает типичную выходную мощность 400 милликандел (мкд) при прямом токе 20 мА, гарантируя высокую видимость.
• Энергоэффективность:Характеризуется низким рассеиванием мощности и эффективно работает при стандартных токах смещения.
• Компактность и универсальность:Корпус диаметром 3.1 мм позволяет гибко интегрировать светодиод в конструкции с ограниченным пространством.
• Совместимость с драйверами:Подходит для прямого управления от логических схем с низким током, что упрощает проектирование системы.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (P_D):Максимум 75 мВт. Это общая мощность, которую может выдержать корпус светодиода, рассчитываемая как прямое напряжение (V_F) × прямой ток (I_F).
• Прямой ток:Постоянный прямой ток (I_F) не должен превышать 30 мА. Более высокий пиковый прямой ток 90 мА допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Тепловое снижение номинала:Максимально допустимый постоянный прямой ток должен линейно уменьшаться на 0.4 мА за каждый градус Цельсия повышения температуры окружающей среды (T_A) выше 50°C.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазоны температур:Устройство может работать в диапазоне от -40°C до +100°C и храниться от -55°C до +100°C.
• Температура пайки:Выводы могут выдерживать 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1.6 мм от корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

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

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 180 мкд до типичных 400 мкд при I_F= 20 мА. Измерение проводится в соответствии с кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):45 градусов. Это полный угол, при котором интенсивность света падает до половины от своего пикового осевого значения.
• Длина волны:Пиковая длина волны излучения (λ_P) составляет обычно 632 нм. Доминирующая длина волны (λ_d), определяющая воспринимаемый цвет, обычно равна 624 нм. Спектральная ширина полосы (Δλ) составляет 20 нм.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 2.4 В, максимум 2.4 В при I_F= 20 мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при приложении обратного напряжения (V_R) 5 В.
• Емкость (C):Обычно 40 пФ, измеренная при нулевом смещении и частоте 1 МГц.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются по группам (бина) на основе ключевых оптических параметров для обеспечения однородности в производственной партии. Артикул LTL1CHJETNN содержит коды сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Единицы измерения — мкд при 20 мА. Допуск для каждого предела группы составляет ±15%.

• Группа HJ:180 мкд (мин.) до 310 мкд (макс.). Артикул указывает, что данный светодиод относится к группе HJ.
• Группа KL: 310 мкд до 520 мкд.
• Группа MN: 520 мкд до 880 мкд.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения — нм при 20 мА. Допуск для каждого предела группы составляет ±1 нм. Артикул не указывает группу по длине волны, поэтому устройство использует типичное значение 624 нм.

• Группа H27: 613.5 нм до 617.0 нм
• Группа H28: 617.0 нм до 621.0 нм
• Группа H29: 621.0 нм до 625.0 нм
• Группа H30: 625.0 нм до 629.0 нм
• Группа H31: 629.0 нм до 633.0 нм

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, которые графически иллюстрируют взаимосвязь ключевых параметров. Они необходимы для проектирования.

• Вольт-амперная характеристика (ток vs. напряжение):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Типичное V_F2.4 В при 20 мА — это точка на этой кривой.
• Сила света vs. прямой ток:Демонстрирует, как световой поток увеличивается с ростом тока, обычно в почти линейной зависимости в рабочем диапазоне.
• Сила света vs. температура окружающей среды:Иллюстрирует уменьшение светового потока при повышении температуры p-n перехода, подчеркивая важность теплового управления.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~632 нм и полуширину 20 нм, подтверждающий чистый красный цвет.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в цилиндрическом корпусе диаметром 3.1 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 выхода выводов из корпуса.

5.2 Определение полярности

Для выводных светодиодов более длинный вывод обычно обозначает анод (плюс). Катод (минус) часто обозначается плоским срезом на линзе светодиода или более коротким выводом. Для определения конкретной маркировки полярности данного компонента следует обратиться к диаграмме в спецификации.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Формовка выводов

• Изгиб должен производиться на расстоянии не менее 3 мм от основания линзы светодиода.
• Основание выводной рамки не должно использоваться в качестве точки опоры.
• Формовка должна выполняться при комнатной температуре идопроцесса пайки.
• Во время сборки на ПП следует использовать минимальное усилие зажима, чтобы избежать механических напряжений.

6.2 Процесс пайки

• Соблюдайте минимальный зазор 2 мм от основания линзы до точки пайки.
• Избегайте погружения линзы в припой.
• Не подвергайте выводы механическим нагрузкам, пока светодиод горячий после пайки.
• Рекомендуемые условия пайки:
  • Паяльник:Макс. температура 300°C, макс. время 3 секунды (только один раз).
  • Волновая пайка:Предварительный нагрев до макс. 100°C в течение макс. 60 сек; волна припоя при макс. 260°C в течение макс. 10 сек.
• Предупреждение:Чрезмерная температура или время могут деформировать линзу или вызвать катастрофический отказ.

6.3 Хранение и обращение

• Хранение:Рекомендуемая окружающая среда не выше 30°C и 70% относительной влажности.
• Срок годности:Светодиоды, извлеченные из оригинальной упаковки, должны быть использованы в течение трех месяцев. Для более длительного хранения используйте герметичный контейнер с осушителем или азотную среду.
• Очистка:При необходимости используйте спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Светодиоды упакованы в антистатические пакеты для предотвращения повреждения от электростатического разряда.

• Упаковочный пакет: 1000, 500 или 250 штук в пакете.
• Внутренняя коробка: 10 упаковочных пакетов, всего 10 000 штук.
• Внешняя коробка: 8 внутренних коробок, всего 80 000 штук в отгрузочной партии. Последняя упаковка в партии может быть неполной.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости, особенно при параллельном подключении нескольких светодиодов, необходимо использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом.

• Рекомендуемая схема (Модель A):Каждый светодиод имеет свой собственный последовательный резистор. Это компенсирует разброс прямого напряжения (V_F) между отдельными светодиодами, гарантируя, что каждый получает одинаковый ток и, следовательно, излучает одинаковую яркость.
• Нерекомендуемая схема (Модель B):Не рекомендуется подключать несколько светодиодов параллельно с одним общим резистором. Небольшие различия в V_Fмогут вызвать значительный дисбаланс токов, приводящий к неравномерной яркости.

Значение последовательного резистора (R_S) рассчитывается по закону Ома: R_S= (V_{питания}- V_F) / I_F. Используя типичное V_F2.4 В и желаемый I_F20 мА при питании 5 В: R_S= (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Подойдет стандартный резистор 130 Ом или 150 Ом.

8.2 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду. Обязательны профилактические меры:

• Персонал должен носить заземляющие браслеты или антистатические перчатки.
• Все оборудование, рабочие столы и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены.
• Используйте ионизатор для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе.
• Внедрите контрольный список для сертификации персонала по ЭСР и установите соответствующие знаки в рабочих зонах.

8.3 Область применения и предостережения

Данный светодиод предназначен для обычного электронного оборудования (офисного, коммуникационного, бытового). Для применений, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицина, системы безопасности), перед использованием требуется специальная консультация и одобрение. Это подчеркивает пригодность компонента для индикации общего назначения, но не для критически важных для безопасности ролей без дополнительной квалификации.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как красные светодиоды на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), это устройство на основе AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому выходному сигналу при том же токе. Корпус 3.1 мм является общеотраслевым стандартом, обеспечивая широкую совместимость с существующими топологиями ПП и вырезами панелей. Детальная система сортировки предоставляет разработчикам предсказуемые параметры производительности, что является преимуществом по сравнению с несортированными или слабо специфицированными компонентами. Комплексный набор рекомендаций по применению (ЭСР, пайка, метод управления), содержащийся в данной спецификации, является признаком хорошо документированного компонента, направленного на обеспечение надежности в эксплуатации.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Какой резистор использовать с источником питания 5 В?

Для типичного прямого тока 20 мА и прямого напряжения 2.4 В используйте резистор 130 Ом. Всегда рассчитывайте на основе вашего конкретного напряжения питания и желаемого тока.

10.2 Можно ли управлять несколькими светодиодами с помощью одного резистора?

Это не рекомендуется. Всегда используйте отдельный токоограничивающий резистор для каждого светодиода при параллельном подключении, чтобы обеспечить равномерную яркость.

10.3 Почему важен угол обзора?

Угол обзора 45 градусов указывает на относительно сфокусированный луч. Для широкоугольного освещения больше подойдет рассеивающая линза или светодиод с более широким углом обзора (например, 120°). Данный светодиод идеален для направленной индикации.

10.4 Как температура влияет на производительность?

Сила света уменьшается с повышением температуры. Для стабильной яркости учитывайте тепловое управление, если светодиод работает при высоких температурах окружающей среды или на высоких токах. Необходимо применять коэффициент снижения номинала 0.4 мА/°C выше 50°C.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели индикации состояния с десятью одинаковыми красными светодиодами, показывающими \"Система активна\".

Этапы проектирования:

1. Источник питания:Доступна стабилизированная шина постоянного тока 5 В.
2. Выбор тока:Выберите I_F= 20 мА для хорошей яркости в пределах максимума 30 мА.
3. Топология схемы:Подключите все десять светодиодов параллельно к шине 5 В.
4. Ограничение тока:Установите один резистор 130 Ом последовательно с анодом каждого отдельного светодиода.
5. Расчет мощности:Мощность на один светодиод: P = V_F× I_F≈ 2.4В × 0.02А = 48 мВт, что значительно ниже максимума 75 мВт. Общий ток от источника: 10 × 20 мА = 200 мА.
6. Компоновка:При проектировании ПП обеспечьте радиус изгиба выводов 3 мм и зазор для пайки 2 мм. Обеспечьте общую, надежную земляную площадку.
7. Сборка:Соблюдайте указанный профиль волновой пайки, чтобы предотвратить тепловое повреждение.

Такой подход гарантирует равномерную яркость всех индикаторов и надежную долгосрочную работу.

12. Принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его потенциал p-n перехода (примерно 2.4 В для данного устройства AlInGaP), электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового чипа. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводникового материала (AlInGaP) определяет длину волны (цвет) излучаемого света, который в данном случае находится в красном спектре (~624 нм доминирующей длины волны). Прозрачная эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла, формирования выходного светового пучка (угол обзора 45°) и улучшения вывода света из чипа.

13. Технологические тренды

Использование материала AlInGaP представляет собой прогресс по сравнению со старыми технологиями светодиодов, предлагая более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность. Отраслевой тренд продолжается в направлении еще более эффективных материалов и корпусов. В то время как выводные компоненты, такие как этот светодиод 3.1 мм, остаются важными для прототипирования, ремонта и некоторых применений, требующих надежного механического крепления, рынок в целом значительно сместился в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD) (например, 0603, 0805, 3528). SMD светодиоды предлагают преимущества в автоматизированной сборке, экономии места на плате и тепловом управлении. Однако выводные светодиоды сохраняют актуальность в образовательных целях, любительских проектах и применениях, где предпочтительна ручная пайка или высокая механическая прочность соединения.