Техническая спецификация светодиодов Top View серии 67-21 - Корпус P-LCC-2 - 1.75-2.35В - 25мА - Красный/Оранжевый/Зеленый/Синий/Желтый

1. Обзор продукта

Серия 67-21 представляет собой семейство светодиодов Top View, предназначенных для универсальных индикаторных применений и подсветки. Эти компоненты размещены в компактном корпусе P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) с белым корпусом и прозрачным бесцветным окном. Данная конструкция оптимизирована для обеспечения широкого угла обзора, что делает светодиоды особенно подходящими для применений, где свет должен быть виден под разными углами, например, в световодах. Серия доступна в нескольких цветах свечения, включая мягкий оранжевый, зеленый, синий и желтый, причем конкретная модель в данной спецификации является ярко-красным вариантом на основе чипового материала AlGaInP. Ключевым преимуществом серии является ее низкое потребление тока, что делает ее отличным выбором для устройств с питанием от батарей или портативного оборудования, чувствительного к энергопотреблению.

1.1 Основные особенности и преимущества

Основные особенности светодиодов серии 67-21 способствуют их универсальности и простоте использования в современном электронном производстве. Поверхностно-монтируемый корпус P-LCC-2 облегчает автоматическую установку с использованием стандартного оборудования pick-and-place, значительно повышая эффективность и стабильность сборки. Корпус спроектирован со встроенным отражателем, который оптимизирует световую связь и выходную мощность, повышая яркость и равномерность. Кроме того, эти светодиоды изготовлены из бессвинцового состава и соответствуют директиве RoHS (Restriction of Hazardous Substances), отвечая современным экологическим и нормативным стандартам. Их совместимость с различными процессами пайки, включая пайку оплавлением в паровой фазе, инфракрасным оплавлением и волновую пайку, обеспечивает гибкость в настройке производственной линии. Компоненты поставляются на 8-миллиметровой ленте в катушках, что является стандартом для автоматизированных сборочных линий, обеспечивая плавную обработку и подачу в процессе производства.

1.2 Целевые применения и рынки

Светодиоды серии 67-21 находят применение в широком спектре задач благодаря своей надежной работе и компактному форм-фактору. Основным рынком является телекоммуникационная отрасль, где они служат в качестве индикаторов состояния и подсветки для клавиш или дисплеев в таких устройствах, как телефоны и факсимильные аппараты. Они также часто используются для плоской подсветки ЖК-дисплеев и для подсветки переключателей и символов на панелях управления. Их широкий угол обзора и эффективная световая связь делают их идеальным выбором для применений со световодами, где свет необходимо направить от светодиода к видимой точке на внешней стороне устройства. Наконец, их универсальный характер делает их подходящими для бесчисленного множества других индикаторных функций в потребительской электронике, промышленных системах управления, автомобильных интерьерах и бытовой технике.

2. Анализ технических параметров

В этом разделе представлена подробная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации. Понимание этих значений имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению светодиода. Это не условия для нормальной работы. Максимальное обратное напряжение (V_R) составляет 5В, что указывает на способность светодиода выдерживать кратковременное обратное смещение до этого уровня. Номинальный постоянный прямой ток (I_F) составляет 25 мА. Для импульсного режима работы допускается пиковый прямой ток (I_FP) 60 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 60 мВт, рассчитанная на основе прямого напряжения и тока. Устройство может выдерживать электростатический разряд (ESD) 2000В по модели человеческого тела (HBM), что является стандартным уровнем для базовой обработки компонентов. Диапазон рабочих температур (T_opr) составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения (T_stg) немного шире: от -40°C до +90°C.

2.2 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток 10 мА. Для ярко-красного варианта световая сила (I_v) имеет типичное значение, с минимумом 36 мкд и максимумом 90 мкд. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как угол, при котором интенсивность падает до половины своего пикового значения, составляет широкие 120 градусов. Пиковая длина волны (λ_p) обычно составляет 632 нм, в то время как доминирующая длина волны (λ_d) колеблется от 621 нм до 631 нм. Типичная ширина спектральной полосы (Δλ) составляет 20 нм. Прямое напряжение (V_F) при 10 мА варьируется от минимума 1.75В до максимума 2.35В, с подразумеваемым типичным значением в этом диапазоне. Гарантируется, что обратный ток (I_R) будет составлять 10 мкА или менее при приложении обратного смещения 5В.

2.3 Тепловые и паяльные характеристики

Управление тепловым режимом косвенно рассматривается через кривую снижения номинального прямого тока, которая показывает, как максимально допустимый постоянный прямой ток должен быть уменьшен при повышении температуры окружающей среды выше 25°C. В спецификации указаны температурные профили пайки для предотвращения теплового повреждения во время сборки. Для пайки оплавлением светодиод может выдерживать пиковую температуру 260°C до 10 секунд. Для ручной пайки допустима температура жала паяльника 350°C в течение максимум 3 секунд. Соблюдение этих рекомендаций необходимо для сохранения целостности пластикового корпуса и внутренних проводящих соединений.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров. Серия 67-21 использует систему сортировки для световой силы, доминирующей длины волны и прямого напряжения.

3.1 Сортировка по световой силе

Световая сила группируется в несколько корзин, обозначаемых кодами, такими как N2, P1, P2 и Q1. Каждая корзина определяет конкретный диапазон минимальных и максимальных значений интенсивности, измеряемых в милликанделах (мкд) при 10 мА. Например, корзина Q1 охватывает интенсивности от 72 мкд до 90 мкд. Разработчики могут выбрать конкретный код корзины, чтобы гарантировать минимальный уровень яркости для своего применения.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны, которая коррелирует с воспринимаемым цветом, также сортируется. Корзины, такие как FF1 и FF2, определяют узкие диапазоны в нанометрах (нм). Например, корзина FF1 охватывает длины волн от 621 нм до 626 нм, а FF2 — от 626 нм до 631 нм. Это позволяет точно согласовывать цвет нескольких светодиодов в одном продукте, что критически важно для применений, требующих единообразного внешнего вида.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на группы, обозначенные 0, 1 и 2 в рамках основной группы 'B'. Группа 0 охватывает 1.75В до 1.95В, Группа 1 — 1.95В до 2.15В, а Группа 2 — 2.15В до 2.35В. Знание корзины по напряжению может быть важным для проектирования эффективных схем ограничения тока, особенно в устройствах с батарейным питанием, где важен каждый милливольт.

4. Анализ характеристических кривых

Спецификация включает несколько типичных характеристических кривых, которые дают более глубокое представление о поведении светодиода в различных условиях.

4.1 Относительная световая сила в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что световой выход не пропорционален току линейно. Он быстро увеличивается при более низких токах, но имеет тенденцию к насыщению при более высоких токах. Эта нелинейность важна для конструкций диммирования с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией), где средний ток управляет яркостью.

4.2 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока и снижение номинала прямого тока

Вольт-амперная характеристика демонстрирует экспоненциальную зависимость диода. Кривая снижения номинала критически важна для надежности; она предписывает уменьшение максимально допустимого постоянного прямого тока при повышении температуры окружающей среды выше 25°C для предотвращения перегрева и ускоренной деградации.

4.3 Относительная световая сила в зависимости от температуры окружающей среды и спектральное распределение

Кривая интенсивности в зависимости от температуры показывает, что световой выход обычно уменьшается с повышением температуры, что характерно для большинства светодиодов. График спектрального распределения подтверждает монохроматическую природу света, с центром вокруг пиковой длины волны с указанной шириной полосы.

4.4 Диаграмма направленности

Эта полярная диаграмма наглядно подтверждает широкий угол обзора 120 градусов, показывая, как световая интенсивность распределяется в пространстве. Для данного типа корпуса диаграмма направленности обычно является ламбертовской или близкой к ней.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса и допуски

Корпус светодиода имеет конкретные размеры, включая размер корпуса, расстояние между выводами и общую высоту. Чертеж указывает на типичный посадочный размер P-LCC-2. Если не указано иное, размерные допуски составляют ±0.1 мм, что является стандартом для литых пластиковых компонентов. Катод обычно идентифицируется маркером на корпусе или специфической формой вывода.

5.2 Спецификации ленты и катушки

Для автоматизированной сборки светодиоды поставляются на 8-миллиметровой несущей ленте, намотанной на катушки. В спецификации приведены подробные размеры кармана ленты, шага и ступицы катушки. Каждая катушка содержит 2000 штук. Правильные размеры катушки необходимы для совместимости с автоматическими питателями на установочных машинах.

5.3 Влагозащитная упаковка

Компоненты упакованы в влагозащитный алюминиевый пакет с осушителем внутри. Включена индикаторная карта влажности (HIC), показывающая, превысила ли внутренняя влажность пакета безопасные уровни. Эта упаковка необходима для предотвращения \"взрыва\" или расслоения во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением, что может произойти, если влага поглощается пластиковым корпусом.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и пайка жизненно важны для выхода годных изделий и надежности. Светодиоды совместимы с процессами пайки оплавлением в паровой фазе, инфракрасным оплавлением и волновой пайкой. Необходимо соблюдать указанный профиль оплавления с пиком 260°C в течение 10 секунд. Для ручной пайки контролируемый паяльник при 350°C должен контактировать с выводом не более 3 секунд. Компоненты должны храниться в оригинальных влагозащитных пакетах до использования. После вскрытия пакета, если индикатор влажности показывает предупреждение, детали должны быть просушены в соответствии со стандартными рекомендациями IPC/JEDEC перед пайкой.

7. Испытания на надежность

В спецификации перечислен комплекс испытаний на надежность, проведенных в определенных условиях с уровнем достоверности 90% и LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) 10%. Испытания включают устойчивость к пайке оплавлением, температурные циклы (-40°C до +100°C), тепловой удар, хранение при высоких и низких температурах, испытание на срок службы при постоянном токе при повышенном токе (20мА) и испытание при высокой температуре/высокой влажности (85°C/85% RH). Каждое испытание проводится в течение указанного времени (например, 1000 часов) на выборке из 22 штук с нулевым допуском отказов (Ac/Re = 0/1). Прохождение этих испытаний указывает на надежный продукт, подходящий для требовательных применений.

8. Соображения по проектированию применений

8.1 Проектирование схемы

Токоограничивающий резистор обязателен при питании светодиода от источника напряжения. Значение резистора (R) рассчитывается как R = (V_питания - V_F) / I_F, где V_F — прямое напряжение светодиода (используйте максимальное значение для безопасного проектирования), а I_F — желаемый прямой ток (не должен превышать 25 мА постоянного тока). Например, при питании 5В и V_F 2.35В при 20 мА, R = (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 Ом (используйте стандартное значение 130 Ом или 150 Ом). Для защиты от обратного напряжения, особенно в цепях с гальванической развязкой по переменному току или плохо стабилизированных, можно рассмотреть параллельный защитный диод, хотя сам светодиод может выдерживать обратное напряжение до 5В.

8.2 Тепловое управление

Хотя сам светодиод имеет низкое рассеивание мощности, правильная разводка печатной платы может способствовать отводу тепла. Убедитесь, что контактные площадки, соединенные с тепловой площадкой светодиода (если есть) или выводами, имеют достаточную площадь меди для работы в качестве радиатора. Избегайте работы при абсолютно максимальном токе и температуре одновременно; обращайтесь к кривой снижения номинала.

8.3 Оптическая интеграция

Для применений со световодами светодиод должен быть точно расположен под входной поверхностью световода. Широкий угол обзора помогает захватить больше света в световод. Учитывайте возможную утечку света и при необходимости используйте непрозрачные барьеры для предотвращения перекрестных помех между соседними индикаторами. Прозрачное бесцветное окно обеспечивает минимальное искажение цвета.

9. Сравнение и дифференциация

По сравнению с более простыми светодиодами с осевыми выводами, серия 67-21 предлагает значительное преимущество технологии поверхностного монтажа (SMT), обеспечивая более компактную, легкую и автоматизированную сборку. Ее широкий угол обзора 120 градусов превосходит многие SMT-светодиоды с узким углом, что делает ее уникально подходящей для световодов и индикации на большой площади. Низкое прямое напряжение (особенно в нижних корзинах) является преимуществом для работы от низковольтных батарей по сравнению с некоторыми синими или белыми светодиодами, которые имеют более высокое V_F. Комплексная система сортировки обеспечивает лучшую согласованность цвета и яркости по сравнению с несортированными или слабо сортированными универсальными светодиодами.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_p) — это длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально. Доминирующая длина волны (λ_d) — это единственная длина волны монохроматического света, которая соответствовала бы воспринимаемому цвету светодиода. Для светодиодов с узким спектром, таких как этот красный, они часто очень близки, но λ_d более актуальна для спецификации цвета.

10.2 Могу ли я управлять этим светодиодом без токоограничивающего резистора?

Нет. Светодиод — это устройство, управляемое током. Подключение его непосредственно к источнику напряжения вызовет чрезмерный ток, быстро превышающий максимальный номинал (25 мА) и разрушающий устройство. Всегда требуется последовательный резистор или драйвер постоянного тока.

10.3 Как интерпретировать маркировку на катушке или пакете?

Маркировка включает коды для CAT (Ранг световой силы), HUE (Ранг доминирующей длины волны) и REF (Ранг прямого напряжения). Они напрямую соответствуют кодам корзин, описанным в разделах 3.1, 3.2 и 3.3. Например, маркировка CAT: Q1, HUE: FF2, REF: 1 указывает на светодиод из корзины с наивысшей яркостью (72-90 мкд), верхней корзины по длине волны (626-631 нм) и средней корзины по напряжению (1.95-2.15В).

10.4 Подходит ли этот светодиод для использования на открытом воздухе?

Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C охватывает большинство уличных условий. Однако корпус не имеет специальной степени защиты от влаги или высокой устойчивости к УФ-излучению. Для прямого наружного воздействия потребуется дополнительная защита от окружающей среды (конформное покрытие, герметичные корпуса) для защиты от влаги, пыли и деградации под воздействием солнечного света.

11. Пример практического использования

Сценарий: Проектирование панели индикаторов состояния для сетевого маршрутизатора.На панели есть несколько значков (Питание, Интернет, Wi-Fi), которые необходимо подсвечивать. Место на печатной плате ограничено. Светодиод серии 67-21 является идеальным выбором. Его SMT-корпус P-LCC-2 экономит место по сравнению со светодиодами для сквозного монтажа. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает четкую видимость значков под разными углами в помещении. Для каждого значка спроектирован световод для направления света от светодиода, установленного на основной плате, к передней панели. Разработчик выбирает светодиоды из одинаковых корзин по интенсивности (например, P2) и длине волны (например, FF2), чтобы обеспечить равномерную яркость и цвет всех индикаторов. Для каждого светодиода используется простая схема драйвера с токоограничивающим резистором, подключенная к выводу GPIO микроконтроллера маршрутизатора для индивидуального управления. Низкое потребление тока (например, 10 мА на светодиод) минимизирует нагрузку на источник питания системы.

12. Введение в технический принцип

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. Красный светодиод серии 67-21 использует чип из AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), который является распространенной материалной системой для производства высокоэффективного красного, оранжевого и желтого света. Пластиковый корпус служит для защиты хрупкого полупроводникового кристалла, обеспечивает механическую структуру для выводов и включает линзу или купол, формирующий выходной световой пучок, что приводит к характерному широкому углу обзора.

13. Тенденции и развитие отрасли

Индустрия светодиодов продолжает развиваться в направлении повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и большей интеграции. В то время как серия 67-21 представляет собой зрелую и надежную технологию, тенденции в индикаторных светодиодах включают разработку еще более компактных форм-факторов (например, корпусов чип-масштаба), более высокой яркости при более низких токах и более широкое внедрение многоцветных (RGB) светодиодов в одном корпусе для динамической цветовой индикации. Также растет акцент на улучшении согласованности цветов и более жесткой сортировке непосредственно от производителей, чтобы сократить потребность в калибровке для конечных пользователей. Кроме того, стремление к устойчивому развитию способствует дальнейшему сокращению использования материалов и потребления энергии на протяжении всего жизненного цикла компонента. Принципы широкого угла обзора, надежной работы и совместимости с автоматизированной сборкой, наблюдаемые в серии 67-21, остаются основополагающими для этих достижений.