Технический паспорт светодиодов серии 67-22 с верхним излучением - Корпус P-LCC-4 - 2.0x1.25x1.1мм - Макс. 2.35В - 60мВт - Красный/Желтый

1. Обзор продукта

Серия 67-22 представляет собой семейство поверхностно-монтируемых светодиодов (LED) с верхним излучением, предназначенных для применения в качестве индикаторов и подсветки. Эти устройства используют компактный корпус P-LCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier), обеспечивая баланс производительности, надежности и удобства монтажа в условиях автоматизированного производства.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные конструктивные преимущества данной серии включают широкий угол обзора 120 градусов, оптимизированную световую связь благодаря внутреннему отражателю и бесцветное прозрачное окно. Эти особенности делают светодиоды особенно подходящими для применения со световодами, где критически важны эффективная передача света и равномерное освещение. Низкое требование к прямому току (типичная работа при 20мА) делает эти устройства идеальными для приложений, чувствительных к энергопотреблению, таких как портативная потребительская электроника, телекоммуникационное оборудование и промышленные панели управления. Серия соответствует требованиям бессвинцовой (Pb-free) пайки и директивам RoHS, что соответствует современным экологическим и производственным стандартам.

1.2 Выбор устройства и варианты исполнения

Серия предлагается в нескольких цветах свечения, в данном техническом паспорте подробно описаны два конкретных типа кристаллов: R6 и Y2. Кристалл R6, основанный на материале AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), излучает яркий красный свет. Кристалл Y2, также использующий технологию AlGaInP, излучает яркий желтый свет. Оба варианта инкапсулированы в абсолютно прозрачную смолу, которая не изменяет собственный цвет кристалла, обеспечивая высокую чистоту цвета и силу света.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В данном разделе представлен детальный анализ ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, определяющих рабочие границы и производительность светодиода.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА для R6 и Y2. Это максимальный постоянный ток для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60мА (скважность 1/10, 1кГц). Этот параметр допускает короткие импульсы более высокого тока, что полезно для мультиплексирования или достижения более высокой мгновенной яркости.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения тепловых пределов, рассчитываемая как прямое напряжение (V_F), умноженное на прямой ток (I_F).
• Электростатический разряд (ESD):2000В (модель человеческого тела). Это указывает на средний уровень защиты от ESD; тем не менее, рекомендуется соблюдать соответствующие процедуры обращения.
• Рабочая температура и температура хранения:-40°C до +85°C и -40°C до +95°C соответственно, что обеспечивает функциональность в широком диапазоне условий.

2.2 Электрооптические характеристики (Ta=25°C)

Это типичные параметры производительности в указанных условиях испытаний, обычно при прямом токе 20мА.

• Сила света (I_V):Вариант R6 (красный) имеет типичное значение 285 мкд (милликандела), в то время как Y2 (желтый) также достигает 285 мкд. Минимальные значения начинаются от 72 мкд, фактическая поставляемая интенсивность определяется кодом бина (см. раздел 3). Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины от пикового значения, что подтверждает широкоугольный профиль излучения.
• Пиковая и доминирующая длина волны:Для R6: Пиковая (λ_p) составляет 632нм, Доминирующая (λ_d) находится в диапазоне 621-631нм. Для Y2: Пиковая составляет 591нм, Доминирующая находится в диапазоне 586-594нм. Доминирующая длина волны — это воспринимаемая человеческим глазом длина волны цвета.
• Ширина спектра (Δλ):Приблизительно 20нм для R6 и 15нм для Y2, что указывает на несколько более высокую спектральную чистоту желтого кристалла.
• Прямое напряжение (V_F):Для R6: от 1.75В до 2.35В. Для Y2: от 1.8В до 2.4В (следует из кривых). Типичное V_Fдля красных светодиодов AlGaInP ниже по сравнению с некоторыми другими цветами. Последовательно со светодиодом обязательно должен быть установлен токоограничивающий резистор для задания рабочей точки.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10мкА при V_R=5В, что указывает на хорошее качество p-n перехода.

3. Объяснение системы сортировки (бининг)

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам. Эта система позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения.

3.1 Сортировка по силе света

Кристаллы R6 и Y2 сгруппированы в одинаковые бины по силе света, обозначенные Q1, Q2, R1, R2, S1, S2. Сила света варьируется от минимума 72-90 мкд (Q1) до максимума 225-285 мкд (S2). Код бина (например, S2) будет указан на упаковке, что позволяет выбрать конкретный класс яркости.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Эта сортировка обеспечивает постоянство цвета.

• R6 (Красный):Разбит на бины FF1 (621-626нм) и FF2 (626-631нм).
• Y2 (Желтый):Разбит на бины DD1 (586-588нм), DD2 (588-590нм), DD3 (590-592нм) и DD4 (592-594нм).

Более узкий бин по длине волны (например, DD1 по сравнению с DD4) обеспечивает более однородный внешний вид цвета для нескольких светодиодов в массиве.

4. Анализ характеристических кривых

Технический паспорт содержит характеристические кривые, иллюстрирующие поведение устройства в различных условиях.

4.1 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Кривые показывают экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение для кристалла R6 увеличивается примерно с 1.8В до 2.2В при росте тока с 1мА до 30мА. Кристалл Y2 показывает несколько более высокий диапазон напряжения. Эта кривая необходима для проектирования схемы управления и расчета рассеиваемой мощности.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Сила света увеличивается сублинейно с ростом тока. Для обоих типов интенсивность резко возрастает при малых токах, но скорость увеличения уменьшается выше примерно 20-30мА, что указывает на снижение эффективности при более высоких уровнях тока. Работа на рекомендованном токе 20мА или ниже обеспечивает хороший баланс яркости и эффективности.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Световой выход уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Выход может снизиться примерно на 20-25% при повышении температуры с 25°C до 85°C. Это тепловое снижение необходимо учитывать в проектах, где ожидаются высокие температуры окружающей среды, возможно, требуя более низкого рабочего тока или теплового управления.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. С ростом температуры максимально допустимый ток уменьшается для предотвращения перегрева. Например, при 85°C максимальный ток значительно ниже номинального значения 25мА при 25°C.

4.5 Спектральное распределение

Графики отображают относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны. Спектр R6 сосредоточен около 632нм с более широкой полосой. Спектр Y2 сосредоточен около 591нм и является более узким, что подтверждает данные в таблице.

4.6 Диаграмма направленности (полярная диаграмма)

Полярные диаграммы визуально подтверждают угол обзора 120 градусов. Картина распределения интенсивности приблизительно ламбертовская (косинусное распределение), что характерно для светодиодов с плоским корпусом без линзы и внутренним отражателем.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус P-LCC-4 имеет компактные размеры. Ключевые размеры (в мм): Длина: 2.0, Ширина: 1.25, Высота: 1.1. Расстояние между выводами составляет 1.0мм. Допуск ±0.1мм, если не указано иное. В техническом паспорте приведены подробные чертежи со всеми критическими размерами для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Определение полярности

Корпус имеет маркировку катода. Обычно это выемка, зеленая точка или скошенный угол на корпусе компонента. Шелкография посадочного места на печатной плате должна четко маркировать контактную площадку катода для предотвращения неправильной установки.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Светодиоды подходят для пайки оплавлением в паровой фазе или инфракрасным излучением. Рекомендуемый профиль включает: Предварительный нагрев при 150-200°C в течение 60-120 секунд, время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд, с пиковой температурой не выше 260°C максимум в течение 10 секунд. Скорость охлаждения должна контролироваться.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами или менее на вывод, чтобы предотвратить тепловое повреждение пластикового корпуса и полупроводникового кристалла.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Компоненты упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. Перед вскрытием их следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90% RH. После вскрытия пакета "время жизни на производстве" (время, в течение которого компоненты могут находиться в условиях цеха) составляет 168 часов при температуре ≤30°C и влажности ≤60% RH. Неиспользованные детали следует повторно упаковать с осушителем или хранить в сушильном шкафу.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификация на ленте и в катушке

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте шириной 8мм для совместимости с автоматическим оборудованием для установки компонентов. Размеры катушки стандартизированы. Каждая катушка содержит 2000 штук. Размеры несущей ленты (размер гнезда, шаг) указаны для обеспечения правильной подачи в установочных машинах.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на катушке содержит коды для класса силы света (CAT), класса доминирующей длины волны (HUE) и класса прямого напряжения (REF). Эти коды напрямую соответствуют информации о бинах в разделах 3.1 и 3.2, обеспечивая прослеживаемость и точный выбор.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния, подсветка клавиатуры и индикаторы сообщений в телефонах, факсах и модемах.
• Потребительская электроника:Индикаторы питания, батареи и функций в портативных устройствах, аудио/видео оборудовании и бытовой технике.
• Промышленное и автомобильное применение:Панельные индикаторы, подсветка переключателей и сигнализация неисправностей, где полезен широкий угол обзора.
• Применение со световодами:Внутренний отражатель и широкий угол делают эту серию отличным выбором для ввода света в акриловые или поликарбонатные световоды для дистанционной индикации состояния или подсветки символов.

8.2 Критически важные аспекты проектирования

• Ограничение тока:Внешний последовательный резисторабсолютно обязателен. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большое, разрушительное увеличение тока. Номинал резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
• Тепловое управление:Соблюдайте кривые рассеиваемой мощности и снижения тока. Обеспечьте достаточную площадь медной фольги на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальным параметрам.
• Меры предосторожности от ESD:Используйте стандартные меры контроля ESD во время обращения и монтажа.
• Оптическое проектирование:Для световодов учитывайте диаграмму направленности светодиода и эффективность связи. Широкий угол обзора способствует захвату большего количества света в световод.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Серия 67-22 выделяется своей специфической комбинацией характеристик корпуса и производительности. По сравнению с более мелкими чип-светодиодами (например, 0402), она предлагает более высокий световой поток и лучший угол обзора. По сравнению со светодиодами с линзой-куполом, плоский корпус P-LCC обеспечивает более направленный луч, подходящий для ввода в световоды, и меньшую высоту. Использование технологии AlGaInP для красного и желтого цветов обеспечивает более высокую эффективность и лучшую насыщенность цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP. Внутренний отражатель является ключевой особенностью, отсутствующей во всех SMD светодиодах, специально улучшающей производительность в приложениях со световодами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Зачем необходим последовательный резистор?

Светодиоды — это устройства с токовым управлением, а не с управлением по напряжению. Их прямое напряжение имеет допуск и отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с ростом температуры). Фиксированный источник напряжения без ограничителя тока приведет к тепловому разгону и отказу. Резистор обеспечивает простой линейный метод задания рабочего тока.

10.2 Можно ли питать светодиод от источника 3.3В?

Да. Например, для красного (R6) светодиода с типичным V_F2.0В при 20мА, требуемый последовательный резистор будет R = (3.3В - 2.0В) / 0.020А = 65 Ом. Подойдет стандартный резистор 68 Ом, что даст ток примерно 19.1мА.

10.3 Что означает "бининг" для моего проекта?

Если ваше приложение требует однородного внешнего вида (например, несколько светодиодов в ряд), вам следует указать узкий бин по длине волны (например, только DD2) и конкретный бин по силе света (например, R2 или выше). Для менее критичных приложений может быть приемлем и более экономически выгоден выбор более широкого бина.

10.4 Как интерпретировать диаграмму направленности?

Диаграмма показывает интенсивность света в зависимости от угла. Точки 0.5 (50%) на кривой соответствуют точкам ±60° от центральной оси, определяя угол обзора 120°. Форма показывает, как распределяется свет; более плавная и широкая кривая лучше для освещения больших площадей.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование панели индикаторов состояния со световодами.Требуется, чтобы четыре индикатора состояния (Питание, Активность, Предупреждение, Неисправность) на панели управления были видны под широким углом. Пространство за панелью ограничено. Разработчик выбирает серию 67-22 из-за ее широкого угла обзора и внутреннего отражателя. Красные светодиоды (R6, бин S2 для высокой яркости) выбраны для Предупреждения и Неисправности. Желтые светодиоды (Y2, бин R1) выбраны для Активности. Зеленый вариант (из семейства серии) выбран для Питания. Светодиоды устанавливаются на печатную плату непосредственно за панелью. Акриловые световоды размещаются над каждым светодиодом для направления света к вырезам на передней панели. Внутренний отражатель светодиода эффективно вводит свет во вход световода. Каждый индикатор управляется выводом GPIO микроконтроллера через последовательный резистор 100Ω на каждый светодиод (для питания 5В). Широкий угол обзора гарантирует видимость индикаторов даже когда оператор находится не прямо перед панелью.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-типа материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала в активной области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. Серия 67-22 использует AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия) для своих красных и желтых кристаллов — материал, известный высокой эффективностью в красно-желтом спектральном диапазоне. Корпус P-LCC защищает хрупкий полупроводниковый кристалл, обеспечивает электрические соединения через четыре вывода и включает прозрачную эпоксидную смолу, которая действует как линза и защита от окружающей среды. Внутренний отражатель, обычно представляющий собой формованную пластиковую деталь с отражающим покрытием, помогает перенаправлять свет, излучаемый в стороны, в верхнее направление обзора, увеличивая эффективную силу света и формируя диаграмму направленности.

13. Тенденции развития

Общая тенденция в индикаторных SMD светодиодах продолжает развиваться в нескольких ключевых направлениях:Повышение эффективности:Постоянные улучшения материалов и эпитаксиального роста приводят к более высокой световой отдаче (больше светового потока на ватт), что позволяет снизить энергопотребление или повысить яркость при том же токе.Миниатюризация:Хотя P-LCC-4 является стандартным корпусом, существует спрос на еще меньшие размеры (например, 0402, 0201) для портативных устройств с ограниченным пространством, хотя часто за счет максимального светового потока.Повышенная надежность и устойчивость:Улучшения в материалах корпуса (эпоксидная смола, покрытие выводной рамки) направлены на повышение устойчивости к термоциклированию, влаге и среде, содержащей серу.Интеграция:Некоторые тенденции включают интеграцию токоограничивающих резисторов или защитных диодов внутри корпуса светодиода для упрощения схемотехники и экономии места на плате.Постоянство цвета и бининг:Производственные процессы постоянно совершенствуются для получения более узких распределений по длине волны и интенсивности, уменьшая необходимость в обширном бининге и улучшая визуальную однородность в приложениях с несколькими светодиодами. Ключевые преимущества серии 67-22 — сбалансированный размер корпуса, хороший выходной поток и специализированные функции, такие как внутренний отражатель, — обеспечивают ее актуальность в приложениях, где эти конкретные атрибуты ценятся выше крайней миниатюризации или сверхвысокой мощности.