Технический паспорт светодиода серии 67-21 - Корпус P-LCC-2 2.0x1.25x1.1мм - Прямое напряжение 1.75-2.35В - Ярко-красный - 60мВт

1. Обзор продукта

Серия 67-21 представляет собой семейство поверхностно-монтируемых светодиодов с верхним излучением в компактном корпусе P-LCC-2. Устройство характеризуется белым корпусом и прозрачным бесцветным окном, что способствует его функции в качестве эффективного оптического индикатора. Ключевой конструктивной особенностью является широкий угол обзора, достигнутый за счет геометрии корпуса и интегрированного внутреннего отражателя. Эта конструкция оптимизирует световую связь, делая светодиод особенно подходящим для применений с использованием световодов. Устройство работает при низком токе, что повышает его привлекательность для энергочувствительных применений, таких как портативная электроника. Оно соответствует стандартам бессвинцового производства и нормам RoHS.

1.1 Основные преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этой серии светодиодов включают компактные размеры, отличный угол обзора и совместимость с автоматизированными процессами сборки. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает видимость с различных направлений. Устройство совместимо со стандартными процессами пайки: пайкой оплавлением в паровой фазе, инфракрасной пайкой оплавлением и волновой пайкой, что облегчает крупносерийное производство. Поставляется на 8-миллиметровой ленте в катушках, что соответствует требованиям автоматизированного оборудования для установки компонентов. Низкое требование к прямому току делает его идеальным для устройств с батарейным питанием, где критически важна экономия энергии. Целевые рынки включают телекоммуникационное оборудование (например, телефоны, факсы), потребительскую электронику, промышленные панели управления и применения в качестве индикаторов общего назначения, где требуется надежная индикация состояния с низким энергопотреблением.

2. Подробный анализ технических параметров

Характеристики светодиода определены при конкретных условиях температуры окружающей среды (Ta=25°C). Понимание этих параметров имеет решающее значение для проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа за пределами этих ограничений не рекомендуется.

• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА, допустим в импульсном режиме (скважность 1/10, частота 1 кГц).
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт. Это максимально допустимая мощность, рассеиваемая в виде тепла.
• Электростатический разряд (ESD) HBM:2000 В. Этот параметр указывает на чувствительность устройства к статическому электричеству; необходимо соблюдать соответствующие процедуры обращения.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Для пайки оплавлением указана пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C в течение 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартном испытательном токе I_F= 20 мА.

• Сила света (I_v):Диапазон от 57 мкд (минимум) до 140 мкд (максимум), с типичным значением, подразумеваемым системой сортировки. Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типичное значение). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения.
• Пиковая длина волны (λ_p):632 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Между 617.5 нм и 633.5 нм, определяет воспринимаемый цвет (ярко-красный). Допуск составляет ±1 нм.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):20 нм (типичное значение). Это указывает на спектральную чистоту излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):Между 1.75 В и 2.35 В при 20 мА, с допуском ±0.1 В. Этот параметр критически важен для определения требуемого значения токоограничивающего резистора.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном смещении 5 В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре группы (P2, Q1, Q2, R1) на основе измеренной силы света при 20 мА. Например, группа R1 содержит светодиоды с силой света от 112 мкд до 140 мкд.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (доминирующая длина волны) сортируется на четыре группы (E4, E5, E6, E7), каждая охватывает 4 нм. Например, группа A, группа E7, охватывает длины волн от 629.5 нм до 633.5 нм.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на три группы (0, 1, 2) в рамках группы B. Группа 0 охватывает 1.75В до 1.95В, группа 1 охватывает 1.95В до 2.15В, а группа 2 охватывает 2.15В до 2.35В. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с более жесткими допусками по напряжению для применений, требующих равномерного распределения тока в параллельных цепочках.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом паспорте представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что световой выход увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. Она подчеркивает важность работы светодиода при номинальном токе или близком к нему для оптимальной эффективности. Работа значительно выше номинального тока приводит к уменьшению отдачи по яркости и чрезмерному нагреву.

4.2 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока

Вольт-амперная характеристика демонстрирует экспоненциальную зависимость диода. Прямое напряжение увеличивается с током. Кривая необходима для анализа теплового режима, так как рассеиваемая мощность (V_F* I_F) генерирует тепло.

4.3 Кривая снижения номинала прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. При повышении температуры окружающей среды максимально допустимый ток должен быть уменьшен, чтобы предотвратить превышение предела температуры перехода и номинала рассеиваемой мощности 60 мВт. Например, при 85°C максимальный постоянный ток значительно ниже номинала 25 мА при 25°C.

4.4 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода зависит от температуры. Эта кривая обычно показывает уменьшение силы света с увеличением температуры окружающей среды (и, следовательно, перехода). Эта характеристика должна учитываться в конструкциях, работающих в широком диапазоне температур.

4.5 Спектральное распределение

Спектральный график подтверждает монохроматическую природу кристалла AlGaInP, показывая доминирующий пик в красной области (~632 нм) с определенной шириной полосы.

4.6 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма визуально представляет угол обзора 120 градусов, показывая пространственное распределение интенсивности света. Для данного типа корпуса диаграмма направленности обычно является ламбертовской или близкой к ней.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус P-LCC-2 имеет компактные размеры. Ключевые размеры включают длину корпуса примерно 2.0 мм, ширину 1.25 мм и высоту 1.1 мм. Катод идентифицируется выемкой или зеленой маркировкой на корпусе. Подробные чертежи содержат рекомендации по разводке контактных площадок для проектирования печатной платы, чтобы обеспечить правильную пайку и механическую стабильность. Все неуказанные допуски составляют ±0.1 мм.

5.2 Объяснение маркировки

Маркировка устройства содержит коды для его сортировочных характеристик: CAT указывает ранг силы света, HUE указывает ранг доминирующей длины волны, а REF указывает ранг прямого напряжения. Это позволяет обеспечить точную прослеживаемость и выбор.

5.3 Размеры катушки и ленты

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой несущей ленте, намотанной на стандартные катушки диаметром 180 мм. Размеры несущей ленты (размер гнезда, шаг) указаны для совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием. Каждая катушка содержит 2000 штук.

5.4 Влагозащитная упаковка

Для длительного хранения и предотвращения проблем, связанных с чувствительностью к влаге, катушки упаковываются в алюминиевые влагозащитные пакеты с осушителем и индикаторными картами влажности.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Устройство рассчитано на стандартные процессы пайки SMD-компонентов.

• Пайка оплавлением:Рекомендуется температурный профиль с пиковой температурой 260°C ±5°C в течение не более 10 секунд.
• Ручная пайка:При необходимости температура жала паяльника не должна превышать 350°C, время пайки на вывод — не более 3 секунд.
• Хранение:После вскрытия герметичного влагозащитного пакета компоненты должны быть использованы в течение определенного срока (явно не указан, но подразумевается упаковкой) или просушены в соответствии со стандартными процедурами обращения с MSD, если они подвергались воздействию влажности окружающей среды сверх безопасных пределов.

7. Надежность и квалификация

Продукт проходит строгие испытания на надежность с уровнем доверия 90% и LTPD 10%. Стандартные испытания включают:

• Стойкость к пайке оплавлением:Выдерживает 260°C для проверки паяемости и целостности корпуса.
• Температурные циклы:300 циклов между -40°C и +100°C.
• Термоудар:300 циклов между -10°C и +100°C с быстрыми переходами.
• Высокотемпературное хранение:1000 часов при 100°C.
• Низкотемпературное хранение:1000 часов при -40°C.

Эти испытания обеспечивают надежность устройства в суровых условиях окружающей среды, типичных для электронных продуктов.

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:Индикаторы питания, подключения или режима в телекоммуникационных устройствах, сетевом оборудовании и бытовой технике.
• Подсветка:Краевая или прямая подсветка для ЖК-панелей, клавишных переключателей и символов, часто в сочетании со световодами.
• Системы со световодами:Широкий угол обзора и оптимизированная световая связь делают его идеальным источником для пластиковых или акриловых световодов.
• Портативные/устройства с батарейным питанием:Благодаря низкому потреблению тока он отлично подходит для смартфонов, планшетов, пультов дистанционного управления и носимых технологий.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для ограничения прямого тока до желаемого значения (например, 20 мА для типичной яркости). Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Учитывайте наихудший случай V_F(минимум), чтобы избежать перегрузки по току.
• Тепловой режим:Соблюдайте кривую снижения номинала тока. Для применений с высокой температурой окружающей среды или непрерывной работы обеспечьте достаточную площадь медной фольги на печатной плате или тепловые переходные отверстия для рассеивания тепла, особенно при работе, близкой к максимальным параметрам.
• Защита от ESD:Реализуйте защиту от ESD на сигнальных линиях, подключенных к светодиоду, в применениях, доступных пользователю.
• Оптическое проектирование:При использовании световодов учитывайте диаграмму направленности светодиода и его выравнивание для максимизации эффективности связи.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с другими SMD-индикаторными светодиодами, основными отличительными особенностями серии 67-21 являются ее конкретная геометрия корпуса P-LCC-2, обеспечивающая очень широкий угол обзора 120 градусов, и использование полупроводникового материала AlGaInP для ярко-красного цвета. AlGaInP обычно обеспечивает более высокую световую эффективность и лучшую температурную стабильность для красного и янтарного цветов по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP. Комбинация прозрачного окна (в отличие от рассеивающего) и конструкции внутреннего отражателя обеспечивает более высокую осевую силу света, что полезно для применений со световодами, где свет необходимо эффективно вводить в небольшое отверстие.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какое значение резистора следует использовать с источником питания 5В?

О: Используя максимальное V_F2.35В для консервативного проектирования при 20мА: R = (5В - 2.35В) / 0.02А = 132.5Ом. Подойдет стандартный резистор 130Ом или 150Ом. Всегда проверяйте ток с фактическим V_Fваших отсортированных компонентов.

В: Могу ли я питать этот светодиод током 30 мА для большей яркости?

О: Нет. Абсолютный максимальный постоянный прямой ток составляет 25 мА. Превышение этого параметра нарушает спецификации, сокращает срок службы из-за ускоренного снижения светового потока и создает риск теплового повреждения. Используйте пиковый ток (60 мА импульсный) только для кратковременного мигания.

В: Как температура влияет на производительность?

О: При повышении температуры сила света уменьшается (см. характеристическую кривую), а прямое напряжение обычно немного снижается. Что более критично, максимально допустимый постоянный ток должен быть снижен в соответствии с кривой снижения номинала, чтобы избежать перегрева.

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

О: Пиковая длина волны (λ_p=632нм) — это физическая длина волны максимальной спектральной мощности. Доминирующая длина волны (λ_d=617.5-633.5нм) — это длина волны монохроматического света, который соответствовал бы воспринимаемому цвету светодиода. Доминирующая длина волна более актуальна для спецификации цвета.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование панели индикаторов состояния для маршрутизатора.

Панель имеет пять светодиодов (Питание, Интернет, Wi-Fi, LAN1, LAN2) за темной тонированной акриловой панелью со световодами. Светодиод 67-21 ярко-красного цвета выбран для индикатора \"Питание\".

Этапы проектирования:

1. Электрическая часть:Внутренний логический источник питания маршрутизатора — 3.3В. Предполагая типичное V_F2.0В и целевой ток 15 мА для достаточной яркости и меньшей мощности: R = (3.3В - 2.0В) / 0.015А ≈ 86.7Ом. Выбран резистор 82Ом или 100Ом.

2. Оптическая часть:Широкий угол обзора светодиода обеспечивает эффективный захват света входной гранью световода, даже при незначительном смещении установки автоматом.

3. Тепловая часть:Рабочий ток 15 мА значительно ниже максимального 25 мА, а температура окружающей среды внутри корпуса маршрутизатора оценивается в 50°C. Согласно кривой снижения номинала, допустимый ток при 50°C все еще выше 20 мА, поэтому конструкция безопасна.

4. Сортировка:Для обеспечения равномерной яркости всех пяти индикаторов на панели рекомендуется при закупке указывать узкую группу силы света (например, Q2 или R1) и согласованную группу доминирующей длины волны.

12. Принцип работы

Светодиод представляет собой полупроводниковый диод на основе материала фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал перехода диода (примерно 1.8-2.2В для красного AlGaInP), электроны и дырки инжектируются в активную область из материалов n-типа и p-типа соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов. Удельная ширина запрещенной зоны сплава AlGaInP определяет длину волны (цвет) излучаемого света, который в данном случае находится в ярко-красном спектре. Корпус инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту, содержит внутренний отражатель для формирования светового потока и включает линзу (прозрачное окно) для управления диаграммой направленности.

13. Технологические тренды

Общая тенденция для SMD-индикаторных светодиодов, таких как формат P-LCC-2, заключается в стремлении к все более высокой световой отдаче (больше светового выхода на единицу входной электрической мощности), что позволяет использовать более низкие рабочие токи для той же воспринимаемой яркости, что критически важно для энергоэффективных конструкций. Также наблюдается постоянное стремление к миниатюризации при сохранении или улучшении оптических характеристик. Производственные процессы оптимизируются для повышения выхода годных изделий и более жестких допусков сортировки, предоставляя разработчикам более стабильный цвет и яркость между производственными партиями. Кроме того, повышенная надежность при высокотемпературных профилях пайки оплавлением (например, для бессвинцовой пайки) и улучшенная стойкость к ESD являются стандартными ожиданиями для современных компонентов. Базовая технология AlGaInP для красных/оранжевых/янтарных светодиодов является зрелой, но продолжает получать постепенные улучшения в эффективности и сроке службы.