Технический паспорт светодиода Top View серии 45-21 - Корпус P-LCC-2 - Прямое напряжение 1.75-2.35В - Макс. ток 50мА - Цвет Ярко-красный

1. Обзор продукта

Серия 45-21 представляет собой семейство светодиодов Top View, размещенных в компактном корпусе для поверхностного монтажа P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Данное устройство разработано в первую очередь как оптический индикатор, оснащено бесцветным прозрачным окном и белым корпусом, который улучшает отражение и рассеивание света. Его ключевое конструктивное преимущество заключается в широком угле обзора, достигнутом благодаря оптимизированной конструкции внутреннего отражателя в корпусе. Эта характеристика делает его исключительно хорошо подходящим для применений с использованием световодов, где критически важна эффективная передача света от источника к световоду. Серия доступна в нескольких цветах, включая вариант Ярко-красный, подробно описанный в данном документе, в котором используется технология полупроводников AlGaInP.

Ключевым эксплуатационным преимуществом является низкое потребление тока. При типичном прямом токе 20мА для стандартной работы он идеально подходит для приложений, чувствительных к энергопотреблению, таких как портативное и оборудование с батарейным питанием. Устройство разработано для совместимости с современными высокопроизводительными производственными процессами, подходит для пайки оплавлением в паровой фазе, инфракрасным оплавлением и волновой пайкой. Оно также совместимо с автоматическим оборудованием для установки компонентов и поставляется на 8-миллиметровой ленте в катушках для эффективной сборки. Продукт изготовлен из бессвинцовых материалов и соответствует соответствующим экологическим нормам.

1.1 Основные преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данной серии светодиодов проистекают из геометрии корпуса и выбора материалов. Широкий угол обзора (типично 120 градусов) обеспечивает видимость с широкого диапазона позиций, что крайне важно для индикаторов состояния в потребительской электронике, промышленных панелях и устройствах связи. Оптимизированная эффективность передачи света напрямую приводит к более яркому воспринимаемому выходному сигналу при использовании со световодами, снижая необходимость в более высоких токах управления и экономя энергию.

Целевой рынок широк и охватывает телекоммуникации (для индикации и подсветки в телефонах и факсах), потребительскую электронику, промышленные системы управления и интерьеры автомобилей. Его надежность и совместимость с автоматизированными процессами делают его экономически эффективным выбором для крупносерийного производства. Низкое энергопотребление специально ориентировано на сегмент портативной электроники, где продление срока службы батареи является первостепенным требованием при проектировании.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, которые определяют рабочий диапазон светодиода и служат руководством для правильного проектирования схемы.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не условия для нормальной работы.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (I_F):50мА постоянного тока. Непрерывный ток не должен превышать этот предел.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10 при 1кГц). Это позволяет кратковременно достигать более высокой яркости.
• Рассеиваемая мощность (P_d):120мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла, не превышая своего теплового рейтинга.
• Электростатический разряд (ESD):2000В (модель человеческого тела). Во время сборки обязательны процедуры защиты от электростатического разряда.
• Рабочая и температура хранения:Диапазон от -40°C до +85°C (рабочая) и от -40°C до +90°C (хранение).
• Температура пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд (оплавление) или 350°C в течение 3 секунд (ручная пайка).

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при температуре перехода (T_j) 25°C и стандартном испытательном токе 20мА. Они представляют типичные характеристики.

• Сила света (I_v):Диапазон от 450 мкд (мин.) до 900 мкд (макс.), с типичным допуском ±11%. Это основной показатель воспринимаемой яркости.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типично). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового осевого значения.
• Пиковая длина волны (λ_p):632 нм (типично). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 617.5 нм до 633.5 нм, с допуском ±1нм. Эта длина волны соответствует воспринимаемому цвету (Ярко-красный).
• Спектральная ширина (Δλ):20 нм (типично). Это указывает на спектральную чистоту излучаемого красного света.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 1.75В до 2.35В при 20мА, с типичным допуском ±0.1В. Это критически важно для расчета токоограничивающего резистора.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном смещении 5В, что указывает на высокое качество p-n перехода.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. Разработчики могут указывать группы, чтобы гарантировать единообразие цвета и яркости в рамках приложения.

3.1 Сортировка по силе света

Интенсивность классифицируется на три основные группы (U1, U2, V1) на основе минимальных и максимальных значений, измеренных при I_F=20мА. Например, группа U1 охватывает 450-565 мкд, U2 — 565-715 мкд, а V1 — 715-900 мкд. Выбор более высокой группы (например, V1) гарантирует более яркий минимальный выходной сигнал.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет Ярко-красный сгруппирован под 'Группой A' и далее делится на четыре группы по длине волны: E4 (617.5-621.5 нм), E5 (621.5-625.5 нм), E6 (625.5-629.5 нм) и E7 (629.5-633.5 нм). Более узкий выбор группы (например, указание только E5) обеспечивает более однородный оттенок красного для всех светодиодов в сборке.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сгруппировано под 'Группой B' с тремя группами: 0 (1.75-1.95В), 1 (1.95-2.15В) и 2 (2.15-2.35В). Хотя для индикаторов это часто менее критично, чем цвет и яркость, указание группы по напряжению может быть важно для проектирования источника питания в больших массивах или при параллельном включении светодиодов без индивидуальных резисторов.

4. Анализ характеристических кривых

Представленные характеристические кривые дают ценную информацию о поведении светодиода в различных условиях.

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

Кривая показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. При 25°C напряжение резко возрастает с увеличением тока после преодоления порога включения. Эта нелинейность подчеркивает необходимость использования токоограничивающего резистора или драйвера постоянного тока, поскольку небольшое изменение напряжения может вызвать большое, потенциально опасное изменение тока.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, что световой выход приблизительно линейно увеличивается с током в определенном диапазоне, но в конечном итоге насыщается при более высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. Работа при рекомендуемых 20мА обеспечивает хороший баланс яркости и эффективности.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Сила света уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Эта кривая снижения номинальных параметров крайне важна для приложений, работающих в условиях повышенных температур. Разработчики должны учитывать это снижение, чтобы обеспечить достаточную яркость при всех рабочих условиях.

4.4 Спектральное распределение

Спектральный график подтверждает монохроматическую природу светодиода AlGaInP с единственным узким пиком около 632 нм, создающим насыщенный Ярко-красный цвет без значительного излучения в других диапазонах длин волн.

4.5 Диаграмма направленности (Полярная диаграмма)

Диаграмма наглядно подтверждает широкую, близкую к ламбертовской, диаграмму излучения. Интенсивность почти равномерна в широкой центральной области, постепенно снижаясь к краям, что идеально для широкоугольного наблюдения.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Контур корпуса и размеры

Корпус P-LCC-2 имеет компактные габариты. Критически важные размеры включают общую длину, ширину и высоту, а также расстояние и размер выводов. Индикатор полярности (обычно выемка или точка на корпусе или скошенный угол) указывает на катод. В техническом описании представлен рекомендуемый рисунок контактных площадок для пайки, обеспечивающий надежное формирование паяного соединения и правильное выравнивание во время оплавления.

5.2 Спецификации ленты и катушки

Устройство поставляется на 8-миллиметровой несущей ленте, намотанной на стандартные катушки. Размеры ленты (размер гнезда, шаг) и катушки (диаметр втулки, диаметр фланца) указаны для совместимости с автоматическим сборочным оборудованием. Каждая катушка содержит 2000 штук.

5.3 Чувствительность к влаге и упаковка

Светодиоды упакованы в влагозащитный алюминиевый пакет с осушителем для предотвращения поглощения влаги, что может вызвать \"взрыв\" (растрескивание корпуса) во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением. На этикетке пакета содержится важная информация, такая как уровень чувствительности к влаге (подразумевается упаковкой), количество и номер детали.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Устройство рассчитано на пиковую температуру оплавления 260°C в течение максимум 10 секунд. Это соответствует стандартным профилям бессвинцовой пайки оплавлением. Тепловая масса печатной платы и конкретный профиль (нагрев, выдержка, пик, охлаждение) должны контролироваться, чтобы оставаться в пределах этого лимита и избежать теплового удара.

6.2 Меры предосторожности при хранении и обращении

• До вскрытия:Влагозащитный пакет должен храниться при ≤30°C и ≤70% относительной влажности. Компоненты должны быть использованы в течение одного года с даты герметизации пакета.
• После вскрытия:Если не используются немедленно, компоненты, подвергшиеся воздействию окружающей влажности, могут потребовать предварительной сушки перед пайкой в соответствии со стандартными рекомендациями IPC/JEDEC для удаления поглощенной влаги.
• Защита от ESD:Во время обращения необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (заземленные рабочие места, браслеты).

7. Рекомендации по проектированию приложений

7.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенная схема управления — это последовательный токоограничивающий резистор, подключенный к источнику напряжения (V_CC). Значение резистора рассчитывается как R = (V_CC- V_F) / I_F. Использование максимального значения V_Fиз технического описания (2.35В) в этом расчете гарантирует, что ток никогда не превысит желаемый I_Fдаже при разбросе параметров между экземплярами. Например, при питании 5В и целевом токе I_F20мА: R = (5В - 2.35В) / 0.02А = 132.5Ом. Подойдет стандартный резистор 130Ом или 150Ом.

7.2 Особенности проектирования для применений со световодами

При подключении к световоду центрируйте светодиод под входной поверхностью световода. Широкий угол обзора этого светодиода помогает заполнить входную апертуру световода. Расстояние между куполом светодиода и световодом должно быть минимизировано для уменьшения потерь света. Белый корпус помогает отражать свет, который в противном случае был бы потерян вниз, обратно в направлении излучения, повышая общую эффективность передачи. Механические чертежи должны учитывать высоту светодиода и рекомендуемые запретные зоны.

7.3 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала, непрерывная работа при максимальном токе (50мА) в условиях высокой температуры окружающей среды может приблизиться к пределам устройства. Для таких случаев обеспечение достаточной площади медной фольги на печатной плате вокруг тепловых площадок светодиода (если таковые имеются) или использование тепловых переходных отверстий может помочь рассеять тепло и поддерживать более низкую температуру перехода, сохраняя световой выход и долгосрочную надежность.

8. Надежность и гарантия качества

В техническом описании изложен комплекс испытаний на надежность, проведенных с уровнем достоверности 90% и допуском на процент дефектных изделий в партии (LTPD) 10%. Эти испытания моделируют жесткие рабочие и условия хранения для обеспечения надежности в полевых условиях.

• Стойкость к пайке оплавлением:Проверяет способность корпуса выдерживать процесс пайки.
• Температурные циклы и тепловой удар:Проверяет устойчивость к механическим напряжениям, вызванным повторяющимися изменениями температуры.
• Хранение при высокой/низкой температуре:Оценивает долгосрочную стабильность в экстремальных нерабочих условиях.
• Срок службы при постоянном токе:Испытание на срок службы 1000 часов при номинальном токе (20мА) и температуре (25°C).
• Срок службы при высокой температуре/влажности (85°C/85% отн. влажн.):Ускоренное испытание на влагостойкость и коррозию при смещении.

Прохождение этих испытаний указывает на надежный продукт, подходящий для требовательных коммерческих и промышленных применений.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

Вольт-амперная характеристика светодиода экспоненциальна. Небольшое увеличение напряжения питания выше падения прямого напряжения на светодиоде вызывает очень большое, потенциально разрушительное увеличение тока. Резистор обеспечивает линейное, предсказуемое падение напряжения, которое стабилизирует ток, защищая светодиод от перегрузки по току, вызванной нормальными допусками напряжения или переходными процессами.

9.2 Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода GPIO микроконтроллера?

Да, но с важными оговорками. Вывод GPIO должен быть сконфигурирован как выход. Вы все равно должны включить последовательный резистор. Кроме того, вы должны убедиться, что вывод микроконтроллера может выдавать (или принимать, в зависимости от конфигурации вашей схемы) требуемые 20мА непрерывно, что находится на пределе или превышает предел для некоторых универсальных выводов ввода-вывода. См. техническое описание микроконтроллера. Использование транзистора в качестве ключа часто является более безопасным и гибким вариантом для более высоких токов или при управлении несколькими светодиодами.

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

Пиковая длина волны (λ_p):Единственная длина волны, на которой спектральная мощность излучения физически максимальна.Доминирующая длина волны (λ_d):Длина волны монохроматического света, который человеческий глаз воспринимает как имеющий тот же цвет, что и излучение светодиода. Для монохроматического светодиода, такого как этот красный, они очень близки. Доминирующая длина волны, как правило, является более релевантным параметром для спецификации цвета и сортировки.

9.4 Как интерпретировать коды групп на этикетке катушки?

На этикетке используются коды, такие как CAT, HUE и REF. 'CAT' соответствует группе силы света (например, U1, V1). 'HUE' соответствует группе доминирующей длины волны (например, E5, E6). 'REF' соответствует группе прямого напряжения (например, 0, 1, 2). Знание этих кодов позволяет вам убедиться, что вы получили конкретный класс производительности, который заказывали.