Технический паспорт светодиода Top View серии 67-21 - Корпус 2.0x1.25x1.1мм - Прямое напряжение 1.75-2.35В - Ярко-оранжевый цвет

1. Обзор продукта

Серия 67-21 представляет собой семейство поверхностно-монтируемых светодиодов Top View, предназначенных для индикации и подсветки. Данная модификация отличается ярко-оранжевым цветом свечения, излучаемым чипом на основе AlGaInP. Устройство размещено в компактном корпусе P-LCC-2 с белым основанием и прозрачным бесцветным окном, что обеспечивает широкий угол обзора. Ключевой конструктивной особенностью является интегрированный внутренний рефлектор в корпусе, который оптимизирует эффективность светового сопряжения. Это делает светодиод особенно подходящим для использования со световодами, что является распространенным требованием в современном дизайне электронных устройств. Низкое требование к прямому току дополнительно повышает его привлекательность для устройств с питанием от батарей или энергочувствительного портативного оборудования.

1.1 Основные преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данной серии светодиодов включают пригодность для автоматизированных процессов сборки, совместимость с распространенными методами пайки (пайка в парах флюса, инфракрасная оплавление и волновая пайка), а также поставку на катушках для массового производства. Это бессвинцовый продукт, соответствующий директивам RoHS. Целевые рынки разнообразны: автомобильные интерьеры (например, подсветка приборной панели и переключателей), телекоммуникационное оборудование (например, индикаторы на телефонах и факсах), общая подсветка переключателей и символов, плоская подсветка ЖК-дисплеев и универсальные индикаторные применения, где требуется надежный и стабильный световой поток.

2. Подробный анализ технических параметров

Рабочие характеристики светодиода определяются комплексом электрических, оптических и тепловых параметров, измеренных в стандартных условиях (Ta=25°C).

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы. Ключевые ограничения включают обратное напряжение (V_R) 12В, непрерывный прямой ток (I_F) 25мА и пиковый прямой ток (I_FP) 60мА в импульсном режиме (скважность 1/10 на частоте 1кГц). Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 60мВт. Устройство рассчитано на работу в диапазоне от -40°C до +85°C и может выдерживать электростатический разряд (ESD) 2000В (модель человеческого тела). Профили температуры пайки критичны: оплавление при 260°C не более 10 секунд или ручная пайка при 350°C не более 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

При стандартном испытательном токе 20мА устройство демонстрирует типичные характеристики. Сила света (I_V) варьируется от минимума 90 мкд до максимума 225 мкд. Угол обзора (2θ_1/2), определяемый как угол, при котором интенсивность падает до половины пикового значения, обычно составляет 120 градусов, что подтверждает его широкоугольное излучение. Доминирующая длина волны (λ_d), определяющая воспринимаемый цвет, для данного ярко-оранжевого варианта задана в диапазоне от 600.5 нм до 612.5 нм, с типичной пиковой длиной волны (λ_p) около 611 нм. Ширина спектральной полосы (Δλ) составляет приблизительно 15 нм. Прямое напряжение (V_F) при 20мА находится в диапазоне от 1.75В до 2.35В, в то время как обратный ток (I_R) при 12В составляет максимум 10 мкА.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости при производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны классифицируется на четыре группы (коды бинов D8, D9, D10, D11). Каждый бин охватывает диапазон 3нм, от D8 (600.5-603.5нм) до D11 (609.5-612.5нм). Допуск составляет ±1нм.

3.2 Сортировка по силе света

Сила света сортируется по четырем бинам: Q2 (90-112 мкд), R1 (112-140 мкд), R2 (140-180 мкд) и S1 (180-225 мкд). Для силы света указан допуск ±11%.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение разделено на три бина: 0 (1.75-1.95В), 1 (1.95-2.15В) и 2 (2.15-2.35В), с допуском 0.1В.

4. Анализ характеристических кривых

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

4.1 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Кривая показывает, что сила света сильно зависит от температуры перехода. Интенсивность нормирована до 100% при 25°C. С ростом температуры окружающей среды интенсивность уменьшается. И наоборот, при более низких температурах интенсивность увеличивается. Этот эффект теплового тушения типичен для полупроводниковых источников света и должен учитываться при проектировании системы теплового управления, особенно в условиях высоких температур.

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

Этот график изображает нелинейную зависимость между током и напряжением. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Конструкторы используют эту кривую для выбора соответствующих токоограничивающих резисторов для достижения желаемой яркости, оставаясь в пределах электрических ограничений устройства.

4.3 Спектральное распределение

Кривая спектрального распределения мощности показывает одиночный пик с центром около 611 нм, что характерно для оранжевых светодиодов на основе AlGaInP. Узкая ширина полосы (приблизительно 15нм на полувысоте) указывает на хорошую чистоту цвета.

4.4 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение света. Диаграмма приблизительно ламбертова, что подтверждает широкий угол обзора в 120 градусов. Такой равномерный профиль излучения полезен для применений со световодами и широкоугольного освещения.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габариты корпуса

Светодиод имеет компактные размеры. Общие габариты корпуса: длина 2.0мм, ширина 1.25мм, высота 1.1мм. Линза (окно) имеет диаметр 1.1мм. Контактные площадки анода и катода четко определены, для проектирования печатной платы предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок. Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм.

5.2 Идентификация полярности

Катод обозначен выемкой или скосом на одном из углов корпуса. Правильная ориентация полярности критически важна во время сборки для обеспечения корректной работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Устройство совместимо со стандартными процессами поверхностного монтажа (SMT). Для пайки оплавлением пиковая температура 260°C не должна превышаться более чем на 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника должна быть ограничена 350°C с временем контакта максимум 3 секунды на вывод. Эти ограничения предотвращают тепловое повреждение пластикового корпуса и внутреннего кристалла с проводными соединениями.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются на несущей ленте шириной 8мм, по 2000 штук на катушке. Размеры катушки стандартизированы для автоматических установочных машин. Упаковка включает меры защиты от влаги: компоненты запаяны в алюминиевый влагозащитный пакет с осушителем и индикаторной картой влажности для защиты от поглощения влаги, которое может вызвать \"вспучивание\" (popcorning) во время оплавления.

7.1 Объяснение маркировки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию: номер детали (PN), номер детали заказчика (CPN), количество (QTY), номер партии (LOT NO) и конкретные коды бинов для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF). Это обеспечивает точную прослеживаемость и гарантирует использование правильного класса компонентов в производстве.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильная интерьерная подсветка:Идеально подходит для подсветки значков приборной панели, кнопок и переключателей благодаря своей надежности в широком температурном диапазоне (-40°C до +85°C).
• Потребительская электроника:Идеально подходит для индикаторов состояния на маршрутизаторах, модемах, зарядных устройствах и аудиооборудовании. Широкий угол обзора обеспечивает видимость с различных углов.
• Применения со световодами:Оптимизированное световое сопряжение благодаря внутреннему рефлектору делает его отличным выбором для направления света через пластиковые световоды на передние панели или дисплеи.
• Панели управления промышленного оборудования:Подходит для индикаторов состояния машин, где требуется четкая и яркая сигнализация.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для ограничения прямого тока. Рассчитайте номинал резистора на основе напряжения питания (V_CC), прямого напряжения светодиода (V_Fиз выбранного бина) и желаемого рабочего тока (I_F, не превышающего 25мА непрерывно).
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, непрерывная работа при высоких температурах окружающей среды или высоких токах снизит световой поток и потенциально сократит срок службы. При необходимости обеспечьте достаточную площадь медной поверхности на печатной плате или вентиляцию.
• Защита от электростатического разряда (ESD):Хотя устройство рассчитано на 2000В по модели HBM, во время сборки и обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от ESD.
• Оптическое проектирование:Для применений со световодами расстояние и выравнивание между светодиодом и входом световода критически важны для максимизации эффективности сопряжения.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с более простыми корпусами светодиодов, серия 67-21 предлагает явные преимущества. Корпус P-LCC-2 с внутренним рефлектором обеспечивает превосходное извлечение света и более контролируемую диаграмму направленности, чем базовые чиповые светодиоды. Широкий угол обзора 120 градусов больше, чем у многих боковых или узкоугольных светодиодов Top View, что обеспечивает большую гибкость проектирования. Его совместимость со всеми основными процессами пайки и упаковка на катушках делают его удобным для производства выбором по сравнению с устройствами, требующими специального обращения.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое сопротивление резистора следует использовать с питанием 5В?

Используя максимальное прямое напряжение (V_{F_max}= 2.35В), чтобы обеспечить достаточный ток при любых условиях, и нацелившись на безопасный рабочий ток 20мА, расчет следующий: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5В - 2.35В) / 0.020А = 132.5Ом. Подошел бы стандартный резистор 130Ом или 150Ом. Всегда проверяйте яркость с фактическим бином V_Fваших компонентов.

10.2 Почему сила света уменьшается при высокой температуре?

Это связано с фундаментальной физикой излучения света в полупроводниках. При повышении температуры перехода увеличиваются процессы безызлучательной рекомбинации (которые генерируют тепло вместо света), а эффективность процесса излучательной рекомбинации снижается. Это явление, известное как тепловое тушение, характерно для всех светодиодов и задокументировано на характеристических кривых.

10.3 Могу ли я управлять этим светодиодом с помощью ШИМ-сигнала для регулировки яркости?

Да, широтно-импульсная модуляция (ШИМ) является эффективным методом регулировки яркости светодиодов. Она включает включение и выключение светодиода с частотой, достаточно высокой, чтобы быть незаметной для человеческого глаза (обычно >100Гц). Воспринимаемая яркость пропорциональна скважности. Этот метод предпочтительнее аналогового регулирования тока, поскольку он поддерживает постоянную цветность на разных уровнях яркости.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование индикатора состояния для портативного устройства

Конструктор создает портативный ручной инструмент с питанием от батареи. Требуется яркий, недвусмысленный индикатор состояния (например, \"питание включено\" или \"зарядка\"). Серия 67-21 выбрана из-за низкого потребления тока (увеличивает срок службы батареи), широкого угла обзора (видим с любого угла удержания) и малых габаритов. Конструктор выбирает ток накачки 15мА (ниже испытательного условия 20мА) для дальнейшей экономии энергии, ссылаясь на ВАХ и кривые интенсивности для прогнозирования результирующей яркости. Спроектирован световод для направления света от светодиода, установленного на основной плате, к небольшому окну на прочном корпусе устройства. Ярко-оранжевый цвет выбран для высокого контраста и четкой видимости. В спецификации материалов (BOM) указаны требуемые коды бинов (например, HUE: D10, CAT: R1) для обеспечения постоянства цвета и яркости во всех производимых устройствах.

12. Введение в принцип работы

Излучение света в этом светодиоде основано на принципе электролюминесценции в полупроводниковом материале. Активная область состоит из фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае, в оранжевом спектре (~611 нм). Бесцветная прозрачная эпоксидная смола корпуса действует как линза, формируя световой поток и обеспечивая защиту от окружающей среды.

13. Отраслевые тренды и разработки

Тренд в индикаторных светодиодах продолжается в направлении повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и большей интеграции. Хотя дискретные светодиоды, такие как серия 67-21, остаются важными для гибкости, растет использование интегрированных светодиодных модулей со встроенными драйверами и контроллерами. Кроме того, достижения в материаловедении могут привести к созданию более эффективных оранжевых и красных излучателей с лучшими характеристиками при высоких температурах. Спрос на надежные, долговечные индикаторы в автомобильной и промышленной сферах обеспечивает актуальность надежных, хорошо охарактеризованных компонентов, подобных этой серии. Акцент на автоматизированной сборке и прослеживаемости цепочки поставок (очевидный в детальной бинаризации и маркировке) отражает более широкие производственные тренды.