Технический паспорт светодиода Top View серии 67-21 - Корпус P-LCC-2 - Синий 468нм - 20мА 3.2В - Угол обзора 120°

1. Обзор продукта

Серия 67-21 представляет собой семейство светодиодов Top View, размещенных в компактном корпусе для поверхностного монтажа P-LCC-2. Эта серия разработана для обеспечения надежной работы в качестве оптического индикатора в широком спектре электронных применений. Устройство имеет бесцветное прозрачное окно и белый корпус, что способствует его оптической эффективности и эстетической универсальности.

Основная философия дизайна сосредоточена на обеспечении широкого угла обзора, достигнутого за счет оптимизированной геометрии корпуса и внутреннего отражателя. Эта характеристика делает светодиод особенно подходящим для применений с использованием световодов, где критически важна равномерность распределения света. Кроме того, устройство работает при низких уровнях тока, что делает его отличным выбором для энергочувствительных применений, таких как портативное и аккумуляторное оборудование.

Серия доступна в нескольких цветах свечения, включая мягкий оранжевый, зеленый, синий и желтый, причем конкретная модель, подробно описанная в этом документе, представляет собой синий светодиод на основе чипа InGaN. Он полностью совместим с автоматическим оборудованием для установки компонентов и стандартными процессами групповой пайки оплавлением, поддерживая крупносерийное производство. Продукт не содержит свинца и соответствует стандартам RoHS.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена при проектировании схемы.

• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Максимальный постоянный ток, который можно прикладывать непрерывно.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это допустимо только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (P_d):110 мВт. Максимальная мощность, которую может рассеивать корпус, рассчитывается как V_F* I_F.
• Электростатический разряд (ESD) HBM:1000 В. Чувствительность устройства к электростатическому разряду; требуются соответствующие процедуры обращения.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Устройство выдерживает групповую пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение 10 секунд или ручную пайку при 350°C в течение 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды (T_a) 25°C и прямой ток (I_F) 20 мА, если не указано иное. Применяются указанные допуски.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимальных 225 мкд до максимальных 565 мкд, с типичным допуском ±11%. Это определяет воспринимаемую яркость светодиода.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типичное значение). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения, что указывает на очень широкую диаграмму направленности излучения.
• Пиковая длина волны (λ_P):468 нм (типичное значение). Длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 464.5 нм до 476.5 нм, с допуском ±1 нм. Эта длина волны соответствует воспринимаемому цвету света.
• Спектральная ширина (Δλ):25 нм (типичное значение). Ширина излучаемого спектра на половине его максимальной мощности.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.70 В до 3.70 В при 20 мА, с допуском ±0.1 В. Это падение напряжения на светодиоде при его проводимости.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при обратном напряжении 5В.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения единообразия яркости, цвета и электрических характеристик светодиоды сортируются по бинам. Конкретный код устройства (например, /B7C-AS2U1N/2T) включает эти коды бинов.

3.1 Бинирование по силе света (код CAT)

Светодиоды группируются на основе измеренной силы света при 20 мА.

• S2:225 - 285 мкд
• T1:285 - 360 мкд
• T2:360 - 450 мкд
• U1:450 - 565 мкд

3.2 Бинирование по доминирующей длине волны (код HUE - Группа A)

Для синих светодиодов доминирующая длина волны распределяется по бинам следующим образом:

• A9:464.5 - 467.5 нм
• A10:467.5 - 470.5 нм
• A11:470.5 - 473.5 нм
• A12:473.5 - 476.5 нм

3.3 Бинирование по прямому напряжению (код REF - Группа N)

Светодиоды также бинируются по падению прямого напряжения при 20 мА.

• 10:2.70 - 2.90 В
• 11:2.90 - 3.10 В
• 12:3.10 - 3.30 В
• 13:3.30 - 3.50 В
• 14:3.50 - 3.70 В

4. Анализ характеристических кривых

Типичные характеристические графики дают представление о поведении светодиода в различных условиях.

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

График показывает нелинейную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока, начиная примерно с 2.6В при очень низком токе и достигая приблизительно 3.4В при 20мА. Эта кривая необходима для проектирования схемы ограничения тока.

4.2 Зависимость относительной силы света от прямого тока

Сила света увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. Кривая имеет тенденцию к насыщению при более высоких токах из-за повышения температуры перехода и снижения эффективности. Это подчеркивает важность работы светодиода при рекомендуемом токе (20мА) или близком к нему для оптимальной эффективности.

4.3 Зависимость относительной силы света от температуры окружающей среды

Световой поток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. График показывает, что при максимальной рабочей температуре +85°C выходная мощность может быть значительно ниже, чем при 25°C. Это тепловое снижение производительности должно учитываться в применениях с высокой температурой окружающей среды.

4.4 Спектральное распределение

Спектральный график подтверждает синее свечение с пиком около 468нм и типичной шириной 25нм. Спектр монохроматичен, как и ожидается от синего светодиода на основе InGaN.

4.5 Диаграмма направленности излучения

Полярная диаграмма наглядно подтверждает широкий угол обзора 120°, показывая лампертовскую диаграмму направленности, где интенсивность довольно равномерна в широком угле до спада.

4.6 Кривая снижения прямого тока

Эта кривая определяет максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. С ростом температуры максимальный безопасный ток уменьшается, чтобы предотвратить превышение предела рассеиваемой мощности в 110мВт и обеспечить долгосрочную надежность.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса (P-LCC-2)

Светодиод размещен в корпусе для поверхностного монтажа. Ключевые размеры включают размер корпуса, расстояние между выводами и общую высоту. Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм. Корпус разработан для устойчивости во время групповой пайки оплавлением и совместимости со стандартными 8-мм несущими лентами.

5.2 Определение полярности

Катод обычно обозначается визуальным маркером на корпусе, таким как выемка, точка или зеленоватый оттенок на стороне катода в полости кристалла. Правильная полярность должна соблюдаться во время сборки, чтобы предотвратить повреждение от обратного смещения.

5.3 Рекомендуемый посадочный рисунок на печатной плате

Рекомендуется проектировать контактные площадки, соответствующие размерам корпуса и обеспечивающие правильное формирование паяльного файлета. Посадочный рисунок должен соответствовать тепловой площадке корпуса (если есть) и электрическим контактным площадкам для обеспечения надежного механического и электрического соединения.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Устройство подходит для пайки оплавлением в паровой фазе и инфракрасной пайки. Указан стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой не выше 260°C в течение 10 секунд. Время выше температуры ликвидуса (например, 217°C) должно контролироваться для минимизации термического напряжения на компоненте.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна быть ограничена 350°C, а время контакта на вывод не должно превышать 3 секунды. Используйте маломощный паяльник и избегайте приложения механического напряжения к корпусу.

6.3 Чувствительность к влаге и условия хранения

Светодиоды упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать "вспучивание" (popcorning) во время пайки оплавлением. После вскрытия герметичного пакета компоненты должны быть использованы в течение указанного срока (например, 168 часов при<30°C/60% относительной влажности) или повторно просушены в соответствии со стандартными рекомендациями IPC/JEDEC.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и в катушке

Компоненты поставляются на 8-мм перфорированной несущей ленте. Размеры катушки и расстояние между карманами стандартизированы для совместимости с автоматическими питателями. Стандартное количество на катушке - 2000 штук, доступны минимальные партии 250, 500, 1000 или 2000 штук.

7.2 Информация на этикетке

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и идентификации, включая: Номер детали (PN), Номер детали заказчика (CPN), Количество (QTY), Номер партии, а также конкретные коды бинирования для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильная электроника:Подсветка приборной панели, переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и сетевом оборудовании.
• Потребительская электроника:Индикаторы питания/состояния, подсветка ЖК-дисплеев, символов и мембранных переключателей в бытовой технике, аудио/видео оборудовании и компьютерной периферии.
• Общая индикация:Любое применение, требующее яркого, надежного, маломощного индикатора состояния.

8.2 Особенности проектирования световодов

Широкий угол обзора 120° является ключевым преимуществом для применений со световодами. Для оптимальной эффективности сопряжения:

• Расположите светодиод как можно ближе к входу световода.
• Убедитесь, что материал световода имеет высокий коэффициент пропускания и спроектирован для эффективного направления и рассеивания света.
• Учитывайте диаграмму направленности излучения светодиода при проектировании геометрии входной поверхности световода.

8.3 Примечания по проектированию схемы

• Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор. Рассчитайте его значение на основе напряжения питания (V_CC), прямого напряжения светодиода (V_F - используйте максимальное значение для надежности) и желаемого прямого тока (I_F). Формула: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Для постоянной яркости в диапазоне напряжений питания или температур рассмотрите возможность использования драйвера постоянного тока вместо простого резистора.
• Соблюдайте предельно допустимые параметры, особенно для обратного напряжения. Включите защиту (например, параллельный диод обратной полярности), если схема подвержена скачкам напряжения или обратному подключению.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Серия 67-21 выделяется на рынке SMD индикаторных светодиодов несколькими ключевыми особенностями:

• Превосходный угол обзора:Угол обзора 120° заметно шире, чем у многих стандартных SMD светодиодов (которые могут быть 60-80°), обеспечивая более равномерную видимость с боковых ракурсов, что критически важно для панельных индикаторов.
• Оптимизация для световодов:Конструкция корпуса с внутренним отражателем специально настроена для эффективного ввода света в световоды, что является распространенным требованием в современном промышленном и потребительском дизайне.
• Работа при низком токе:Его спецификация при 20мА (с хорошей яркостью) делает его более энергоэффективным по сравнению со светодиодами, требующими более высоких токов для аналогичной светоотдачи, что выгодно для времени работы от батареи.
• Надежная система бинирования:Детальная система бинирования по силе света, длине волны и напряжению позволяет разработчикам выбирать компоненты с узкими допусками по характеристикам, обеспечивая единообразие в конечных продуктах, особенно в многосветодиодных массивах.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое сопротивление резистора использовать при питании 5В?

Используя максимальное V_F 3.7В для консервативного проектирования и целевой I_F 20мА: R = (5В - 3.7В) / 0.02А = 65 Ом. Ближайшее стандартное значение - 68 Ом. Пересчет: I_F= (5В - 3.7В) / 68Ω ≈ 19.1 мА, что безопасно и соответствует спецификации. Всегда проверяйте фактический ток в схеме.

10.2 Можно ли питать этот светодиод от источника 3.3В?

Да, но необходим тщательный расчет. Используя типичное V_F 3.2В: R = (3.3В - 3.2В) / 0.02А = 5 Ом. Это очень низкое сопротивление делает ток чрезвычайно чувствительным к вариациям V_F и V_CC. Небольшое падение V_CC или увеличение V_F может погасить светодиод. Для ситуаций с низким запасом по напряжению настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока.

10.3 Почему сила света имеет такой широкий диапазон (225-565 мкд)?

Это общий возможный диапазон для всей продуктовой серии и всех бинов. Отдельные светодиоды сортируются в конкретные группы (S2, T1, T2, U1). При заказе вы указываете желаемый бин по силе света (например, U1 для максимальной яркости), чтобы получить гораздо более узкий диапазон (450-565 мкд). Это позволяет оптимизировать стоимость и подбирать компоненты по характеристикам.

10.4 Как температура влияет на производительность?

Как показано на характеристических кривых, повышение температуры окружающей среды снижает световой поток (снижение эффективности) и немного увеличивает прямое напряжение. При высоких температурах максимально допустимый постоянный ток также уменьшается. Для применений, работающих при высоких температурах окружающей среды (например, внутри автомобильной приборной панели), проектирование должно основываться на данных о производительности при ожидаемой рабочей температуре, а не только при 25°C.

11. Практический пример проектирования и использования

11.1 Проектирование панели многосветодиодных индикаторов состояния

Сценарий:Панель управления требует 10 синих индикаторов состояния. Равномерность яркости и цвета критически важна для пользовательского опыта.

Реализация:

1. Выбор бинирования:Укажите одинаковый бин по силе света (например, T2: 360-450 мкд) и бин по доминирующей длине волны (например, A10: 467.5-470.5 нм) для всех 10 светодиодов, чтобы обеспечить визуальную однородность.
2. Проектирование схемы:Используйте источник питания 12В. Для управления 10 светодиодами параллельно с индивидуальными резисторами: Рассчитайте резистор для макс. V_F=3.7В, I_F=20мА. R = (12В - 3.7В) / 0.02А = 415 Ом. Используйте 430 Ом (стандартное значение). Мощность на резисторе: P = I²R = (0.02)²* 430 = 0.172Вт. Используйте резисторы 1/4Вт. Общий ток от источника: 10 * 20мА = 200мА.
3. Разводка печатной платы:Разместите светодиоды с одинаковой ориентацией. Убедитесь, что маркер катода на шелкографии печатной платы соответствует маркировке на корпусе светодиода. Обеспечьте достаточную площадь меди для общих силовых дорожек, несущих 200мА.
4. Световод:Если используются световоды, смоделируйте вход световода для захвата 120-градусного конуса излучения светодиода. Используйте оптический поликарбонат (PC) или акрил.

12. Введение в принцип работы

Светодиод серии 67-21 является твердотельным источником света на основе полупроводникового p-n перехода. Активная область использует полупроводниковый материал на основе нитрида индия-галлия (InGaN), который эпитаксиально выращивается на подложке. При приложении прямого напряжения, превышающего пороговое значение диода, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В прямозонном полупроводнике, таком как InGaN, это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света, в данном случае синий (~468 нм), определяется шириной запрещенной зоны материала InGaN, которую можно настраивать, изменяя содержание индия во время роста кристалла. Затем генерируемый свет выводится через бесцветную прозрачную эпоксидную линзу корпуса, которая также действует как линза, а внутренний отражатель помогает направлять свет в широкую диаграмму направленности.

13. Технологические тренды и контекст

Светодиоды в корпусах P-LCC и аналогичных корпусах для поверхностного монтажа представляют собой мейнстрим для индикаторных применений, в значительной степени заменив выводные светодиоды в современной электронике благодаря их совместимости с автоматизированной сборкой и меньшим занимаемым местом. Тренд в этом сегменте направлен на:

• Повышение эффективности:Улучшение светоотдачи (люмен на ватт), позволяющее достигать достаточной яркости при еще более низких токах, дополнительно снижая энергопотребление.
• Миниатюризацию:Продолжающееся уменьшение размеров корпуса (например, с 0603 до 0402 метрических) при сохранении или улучшении оптических характеристик.
• Улучшенное управление светом:Более сложные конструкции корпусов с интегрированными линзами, отражателями и рассеивателями для создания специфичных диаграмм направленности (сверхшироких, бокового свечения, сфокусированных) непосредственно из корпуса, уменьшая потребность во вторичной оптике.
• Более широкий цветовой охват и стабильность:Более узкие допуски бинирования и улучшенная технология люминофоров (для белых светодиодов) обеспечивают постоянство цветовых координат между производственными партиями и в течение всего срока службы устройства.
• Повышенная надежность и устойчивость:Улучшенные материалы и технологии корпусирования для выдерживания более высоких температур пайки, суровых условий окружающей среды и обеспечения лучшей защиты от электростатического разряда (ESD).

Серия 67-21, с ее фокусом на широкий угол обзора и совместимость со световодами, хорошо соответствует тренду интеграции дискретных индикаторов в элегантный современный дизайн продуктов, где сам источник света часто скрыт от прямого взгляда.