Светодиоды Top View серии 67-21 - Корпус P-LCC-2 - Белый - 1.75-2.35В - 120мВт - Техническая документация

1. Обзор продукта

Серия 67-21 представляет собой семейство светодиодов Top View, предназначенных для индикации и подсветки. Эти компоненты размещены в компактном корпусе P-LCC-2 (пластиковый корпус с выводами для монтажа на поверхность) с белым корпусом и прозрачным бесцветным окном, что обеспечивает широкий угол обзора. Основная цель конструкции — оптимизация светового потока за счёт внутреннего отражателя, что делает эти светодиоды особенно подходящими для использования со световодами. Их низкое требование к прямому току делает их отличным выбором для энергочувствительных применений, таких как портативные электронные устройства, автомобильные приборные панели и телекоммуникационное оборудование.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества этой серии светодиодов включают широкий угол обзора, обычно 120 градусов, совместимость с автоматическим монтажным оборудованием и процессами пайки оплавлением в паровой фазе, а также поставку на 8-мм ленте в катушках для массового производства. Продукт не содержит свинца и соответствует директиве RoHS. Целевые рынки разнообразны: автомобильная промышленность (подсветка приборной панели и переключателей), телекоммуникации (индикаторы телефонов и факсов), общая плоская подсветка для ЖК-дисплеев и символов, а также любые применения для индикации, где требуется надёжное, маломощное освещение.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный разбор критических электрических, оптических и тепловых параметров, определяющих границы производительности и условия эксплуатации светодиода.

2.1 Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые параметры определяют границы, за пределами которых может произойти необратимое повреждение устройства. Это не рекомендуемые рабочие условия. Максимальное обратное напряжение (VR) составляет 5В. Непрерывный прямой ток (IF) не должен превышать 50мА, в то время как пиковый прямой ток (IFP) в 100мА допустим в импульсном режиме (скважность 1/10 при 1кГц). Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) составляет 120мВт. Устройство может выдерживать электростатический разряд (ESD) 2000В по модели человеческого тела (HBM). Диапазон рабочих температур (Topr) составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения (Tstg) — от -40°C до +90°C. Температуры пайки указаны как для оплавления (260°C в течение 10 секунд), так и для ручной пайки (350°C в течение 3 секунд).

2.2 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измеряются при стандартных условиях испытаний: Ta=25°C и IF=20мА. Сила света (Iv) имеет типичный диапазон: минимум 180 мкд, максимум 565 мкд, с допуском ±11%. Доминирующая длина волны (λd) для предоставленных данных находится в красном спектре, от 621нм до 631нм, с допуском ±1нм. Прямое напряжение (VF) составляет от 1.75В до 2.35В, с допуском ±0.1В. Угол обзора (2θ1/2) обычно составляет 120 градусов. Обратный ток (IR) максимально 10мкА при VR=5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности яркости, цвета и электрических характеристик светодиоды сортируются по группам (бинаризация). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям применения.

3.1 Сортировка по силе света

Сила света разделена на пять групп: S1 (180-225 мкд), S2 (225-285 мкд), T1 (285-360 мкд), T2 (360-450 мкд) и U1 (450-565 мкд). Все измерения проводятся при IF=20мА.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны сгруппирована под кодом 'F' с двумя подгруппами: FF1 (621-626 нм) и FF2 (626-631 нм).

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сгруппировано под кодом 'B' с тремя подгруппами: 0 (1.75-1.95В), 1 (1.95-2.15В) и 2 (2.15-2.35В).

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают представление о поведении светодиода в различных условиях, что крайне важно для надёжного проектирования схем.

4.1 Кривая снижения прямого тока

Кривая показывает, как максимально допустимый прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды выше 25°C. Это критически важно для управления температурным режимом и обеспечения долгосрочной надёжности.

4.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения

Эта ВАХ показывает зависимость между прямым током и прямым напряжением при 25°C. Она нелинейна, что типично для диода, и необходима для проектирования схемы ограничения тока.

4.3 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, как световой выход увеличивается с ростом прямого тока. Она помогает разработчикам сбалансировать требования к яркости с потребляемой мощностью и нагрузкой на устройство.

4.4 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Этот график показывает снижение светового выхода при повышении температуры перехода, подчёркивая важность теплоотвода для поддержания стабильной яркости.

4.5 Спектральное распределение

График спектрального выхода показывает пиковую длину волны около 632нм, подтверждая красное свечение, с типичной спектральной шириной (Δλ) 20нм.

4.6 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение силы света, подтверждая широкий угол обзора в 120 градусов. Интенсивность относительно равномерна в широкой центральной области.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Технический чертёж определяет физические размеры корпуса P-LCC-2. Критические измерения включают общую длину, ширину и высоту, расстояние между выводами и размер апертуры линзы. Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм.

5.2 Идентификация полярности

Катод обычно идентифицируется выемкой или зелёной меткой на корпусе. Правильная полярность должна соблюдаться во время сборки для предотвращения выхода устройства из строя.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Светодиод подходит для пайки оплавлением в паровой фазе. Максимальная рекомендуемая пиковая температура составляет 260°C, и устройство не должно подвергаться температурам выше этой более 10 секунд. Применим стандартный профиль оплавления для бессвинцовых припоев.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта на вывод должно быть ограничено 3 секундами или менее.

6.3 Условия хранения

Устройства упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем для предотвращения поглощения влаги. После вскрытия пакета компоненты должны быть использованы в течение определённого срока (явно не указано в предоставленном PDF, но это стандартная практика) или просушены в соответствии с рекомендациями по уровню чувствительности к влаге (MSL) перед оплавлением, чтобы избежать повреждения "эффектом попкорна" во время пайки.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются на 8-мм несущей ленте. Размеры катушки и шаг карманов несущей ленты подробно описаны на чертежах. Каждая катушка содержит 2000 штук.

7.2 Расшифровка маркировки

Этикетка на катушке содержит несколько кодов: CAT (ранг силы света), HUE (ранг доминирующей длины волны) и REF (ранг прямого напряжения). Они напрямую соответствуют информации о сортировке, обеспечивая прослеживаемость и гарантируя использование правильного варианта продукта.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильная промышленность:Подсветка комбинации приборов, переключателей на приборной панели и панелей управления.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния на телефонах, факсимильных аппаратах и сетевом оборудовании.
• Потребительская электроника:Подсветка мембранных переключателей, клавиатур и ЖК-панелей в бытовой технике.
• Общая индикация:Индикаторы состояния питания, выбора режима и предупреждений в широком спектре электронных устройств.

8.2 Соображения по проектированию

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы ограничить прямой ток до желаемого значения (например, 20мА для типичной яркости). Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (Vпитания - Vf) / If.
• Тепловой менеджмент:Для непрерывной работы при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току продумайте разводку печатной платы для теплоотвода. Избегайте размещения светодиодов рядом с другими источниками тепла.
• Сопряжение со световодом:Широкий угол обзора и конструкция корпуса оптимизированы для световодов. Обеспечьте правильное выравнивание и минимальный зазор между светодиодом и входной точкой световода для эффективного светового сопряжения.
• Защита от ЭСР:Хотя устройство рассчитано на 2000В по модели HBM, соблюдайте стандартные меры предосторожности от электростатического разряда во время обращения и сборки.

9. Испытания на надёжность

Надёжность продукта подтверждена серией испытаний, проведённых с уровнем достоверности 90% и LTPD (допустимый процент дефектных изделий в партии) 10%. Ключевые испытания включают:

• Пайка оплавлением:Выдерживание 260°C ±5°C в течение максимум 10 секунд.
• Температурные циклы:300 циклов между -40°C и +100°C.
• Термоудар:Быстрые переходы между -40°C и +100°C.

Эти испытания гарантируют устойчивость устройства в типичных производственных и рабочих условиях.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Для чего нужны коды сортировки (CAT, HUE, REF)?

Коды сортировки используются для категоризации светодиодов на основе измеренной силы света (CAT), доминирующей длины волны/цвета (HUE) и прямого напряжения (REF). Это позволяет производителям и разработчикам выбирать компоненты с жёстко контролируемыми характеристиками, обеспечивая стабильность яркости и цвета конечного продукта, особенно когда в массиве используется несколько светодиодов.

10.2 Могу ли я управлять этим светодиодом без токоограничивающего резистора?

Нет. Светодиод — это прибор, управляемый током. Подключение его непосредственно к источнику напряжения выше его прямого напряжения вызовет чрезмерный ток, что может мгновенно разрушить светодиод из-за теплового разгона. Последовательный резистор или активная схема постоянного тока обязательны.

10.3 Как температура окружающей среды влияет на производительность?

При повышении температуры окружающей среды температура перехода светодиода растёт. Это приводит к снижению световой отдачи (меньший световой выход при том же токе) и небольшому снижению прямого напряжения. Кривая снижения тока указывает, как максимально допустимый ток должен быть уменьшен при более высоких температурах, чтобы предотвратить перегрев и преждевременный выход из строя.

10.4 Подходит ли этот светодиод для наружного применения?

Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C делает его подходящим для многих наружных и автомобильных сред. Однако для прямого наружного воздействия необходимы дополнительные конструктивные соображения, такие как защита от УФ-излучения (которое может со временем пожелтить эпоксидную смолу), влагозащита всего узла и эффективный тепловой менеджмент под прямыми солнечными лучами.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели мембранных переключателей с подсветкой для промышленного блока управления, требующей 10 красных индикаторных светодиодов. Панель работает от источника питания 5В в среде до 60°C.

Шаги проектирования:

1. Выбор тока:Выберите прямой ток 20мА для хорошего баланса яркости и долговечности.
2. Расчёт резистора:Используя максимальное прямое напряжение из группы B2 (2.35В) для наихудшего случая: R = (5В - 2.35В) / 0.020А = 132.5Ом. Можно использовать стандартный резистор 130Ом или 150Ом. Мощность резистора должна быть не менее (5В-2.35В)*0.02А = 0.053Вт, поэтому стандартного резистора 1/8Вт (0.125Вт) достаточно.
3. Проверка теплового режима:При температуре окружающей среды 60°C обратитесь к кривой снижения тока. Максимально допустимый ток снижен. Убедитесь, что 20мА всё ещё находится в пределах безопасной рабочей области при 60°C. Если нет, уменьшите ток управления или улучшите теплоотвод.
4. Выбор группы сортировки:Для однородного внешнего вида укажите узкие группы для HUE (длина волны) и CAT (интенсивность), например, HUE: FF1 и CAT: T1 или T2, в зависимости от требуемого уровня яркости.
5. Компоновка:Расположите светодиоды равномерно. При использовании световода следуйте механическим чертежам для точного выравнивания. Убедитесь, что контактные площадки печатной платы соответствуют рекомендуемому посадочному месту.

12. Введение в технический принцип

Светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом материале. Для описанного красного варианта материалом кристалла является AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). При приложении прямого напряжения к p-n-переходу электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещённой зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае, в красном спектре (~632нм пик). Корпус P-LCC-2 инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту, содержит внутренний отражатель для формирования светового потока и формирует электрические выводы для подключения.

13. Тенденции и развитие отрасли

Рынок индикаторных светодиодов, таких как серия 67-21, продолжает развиваться. Ключевые тенденции включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении и конструкции кристалла приводят к более высокой световой отдаче (больше светового выхода на ватт электрической мощности), что позволяет снизить энергопотребление или получить более яркие индикаторы.
• Миниатюризация:Хотя P-LCC-2 является стандартным корпусом, существует постоянное стремление к уменьшению занимаемой площади (например, корпуса чип-масштаба) для экономии места на всё более плотных печатных платах, особенно в портативных устройствах.
• Повышенная надёжность:Требования к более длительному сроку службы и работе в более жёстких условиях (более высокая температура, влажность) стимулируют улучшения в материалах корпусов, методах крепления кристалла и технологии люминофоров (для белых светодиодов).
• Интеллектуальная интеграция:Растущей тенденцией является интеграция схем управления (таких как драйверы постоянного тока или ШИМ-контроллеры) в сам корпус светодиода, что упрощает проектирование внешних схем.
• Расширенный цветовой охват и стабильность:Достижения в технологии сортировки и материалах люминофоров позволяют осуществлять более жёсткий контроль цвета и предлагать более широкий диапазон насыщенных цветов, удовлетворяя требованиям эстетического дизайна и цветовой индикации.