Техническая спецификация светодиода белого свечения 334-15/T1C5-7 QSA - Корпус T-1 3/4 - Макс. 3.6В - 110мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики светодиода (LED) белого свечения высокой яркости, предназначенного для применения в качестве индикаторов и для подсветки. Устройство использует полупроводниковый чип InGaN в сочетании с рефлектором, заполненным люминофором, для получения белого света из синего излучения. Светодиод размещён в популярном круглом корпусе T-1 3/4, что обеспечивает оптимальный баланс между размерами и световым потоком, подходящий для различных электронных сборок.

Ключевым преимуществом данного продукта является его высокая сила света, типичные значения которой достигают значительного уровня при стандартном токе накачки. Он разработан для применений, требующих ярких, чётких визуальных индикаторов. Устройство соответствует соответствующим экологическим нормам и имеет встроенную защиту от электростатического разряда (ESD), что повышает его надёжность при монтаже и эксплуатации.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют граничные условия, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы.

• Постоянный прямой ток (I_F): 30 мА. Это максимальный постоянный ток, который можно непрерывно подавать на анод светодиода.
• Пиковый прямой ток (I_FP): 100 мА. Этот более высокий ток допустим только в импульсном режиме, с указанным коэффициентом заполнения 1/10 и частотой 1 кГц.
• Обратное напряжение (V_R): 5 В. Приложение обратного смещения, превышающего это значение, может повредить полупроводниковый переход светодиода.
• Рассеиваемая мощность (P_d): 110 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла, рассчитываемая как произведение прямого напряжения и тока при заданных условиях.
• Рабочая и температура хранения: Устройство рассчитано на работу в диапазоне от -40°C до +85°C и может храниться от -40°C до +100°C.
• Стойкость к электростатическому разряду (HBM): 4 кВ. Это указывает на уровень защиты от электростатического разряда в соответствии с моделью человеческого тела.
• Температура пайки: Выводы могут выдерживать пиковую температуру 260°C в течение не более 5 секунд во время процессов пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток (I_F) 20 мА, что служит общей точкой отсчёта.

• Прямое напряжение (V_F): Диапазон от 2.8 В (мин.) до 3.6 В (макс.), с типичным значением в рамках этого диапазона. Это падение напряжения на светодиоде при протекании указанного тока.
• Сила света (I_V): Имеет минимальное значение 3600 мкд (милликандел) и может достигать максимума 7150 мкд. Фактическая поставляемая интенсивность регулируется системой сортировки, подробно описанной далее.
• Угол обзора (2θ_1/2): Типичный полный угол обзора, при котором сила света составляет половину от пиковой осевой интенсивности, равен 50 градусам. Это определяет ширину светового пучка светодиода.
• Координаты цветности: Типичная цветовая точка в цветовом пространстве CIE 1931: x=0.30, y=0.29. Это определяет воспринимаемый белый цвет излучения светодиода.
• Стабилитрон и обратные характеристики: Устройство может содержать защитный стабилитрон с напряжением стабилизации (V_z) 5.2 В при токе 5 мА. Обратный ток утечки (I_R) составляет до 50 мкА при напряжении 5 В.

3. Объяснение системы сортировки

Для управления производственными вариациями светодиоды сортируются по группам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным минимальным требованиям для их применения.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на три основные группы на основе их минимальной и максимальной силы света, измеренной при I_F=20мА. Допуск по интенсивности внутри группы составляет ±10%.

• Группа Q: от 3600 мкд (мин.) до 4500 мкд (макс.)
• Группа R: от 4500 мкд (мин.) до 5650 мкд (макс.)
• Группа S: от 5650 мкд (мин.) до 7150 мкд (макс.)

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения при I_F=20мА, с погрешностью измерения ±0.1В. Это помогает в проектировании согласованных схем управления током, особенно когда несколько светодиодов соединены последовательно.

• Группа 0: от 2.8 В до 3.0 В
• Группа 1: от 3.0 В до 3.2 В
• Группа 2: от 3.2 В до 3.4 В
• Группа 3: от 3.4 В до 3.6 В

3.3 Сортировка по цвету

Белый цвет свечения контролируется в пределах определённых областей на диаграмме цветности CIE. Продукт объединяет светодиоды из цветовых групп B5 и B6, образуя Группу 7. В спецификации указаны диапазоны угловых координат для этих групп (например, для B5: x между 0.287-0.311, y между 0.276-0.315), гарантируя, что белая точка находится в заданной области. Погрешность измерения координат цвета составляет ±0.01.

4. Анализ характеристических кривых

Спецификация включает несколько характеристических графиков, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. Они необходимы для понимания производительности за пределами точечных параметров.

• Относительная интенсивность в зависимости от длины волны: Эта кривая спектрального распределения показывает пиковую длину волны и расширенный спектр, полученный в результате люминофорного преобразования, что типично для белых светодиодов.
• Диаграмма направленности: Полярная диаграмма, показывающая угловое распределение силы света, коррелирующее с типичным углом обзора 50 градусов.
• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика): Этот график показывает нелинейную зависимость между током и напряжением. Крутизна кривой после напряжения включения подчёркивает важность управления током для стабильного светового выхода.
• Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока: Демонстрирует, как световой выход увеличивается с ростом тока накачки, обычно сублинейным образом при высоких токах из-за падения эффективности и тепловых эффектов.
• Координаты цветности в зависимости от прямого тока: Показывает, как белая точка (координаты цвета) может незначительно смещаться при изменении тока накачки, что критически важно для цветочувствительных применений.
• Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды: Иллюстрирует снижение максимально допустимого прямого тока с увеличением температуры окружающей среды, что является ключевым фактором для теплового управления и надёжности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод использует стандартный круглый корпус T-1 3/4 (примерно 5мм) с прозрачной смоляной линзой. Ключевые примечания по размерам: все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25мм, если не указано иное; расстояние между выводами измеряется в точке выхода вывода из корпуса; максимальный выступ смолы ниже фланца составляет 1.5мм. Подробный механический чертёж предоставляет точные значения общего диаметра, высоты, диаметра выводов и расстояния между ними.

5.2 Идентификация полярности и монтаж

Корпус имеет фланец с плоской стороной, которая обычно указывает на катодный (отрицательный) вывод. Правильная идентификация имеет решающее значение для корректного подключения в цепи. Выводы предназначены для монтажа в отверстия на печатных платах (PCB).

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение критически важно для предотвращения повреждений во время сборки.

6.1 Формовка выводов

• Изгиб должен производиться на расстоянии не менее 3мм от основания эпоксидной колбы, чтобы избежать напряжения на уплотнении.
• Формовку всегда следует выполнятьдо soldering.
• пайки. Чрезмерное усилие при формовке может привести к растрескиванию эпоксидной смолы или повреждению внутренних соединений.
• Обрезку выводов следует проводить при комнатной температуре.
• Отверстия в печатной плате должны точно совпадать с выводами светодиода, чтобы избежать монтажных напряжений.

6.2 Условия пайки

Рекомендуемые параметры приведены для минимизации теплового удара:

• Ручная пайка: Максимальная температура жала паяльника 300°C (для паяльника мощностью до 30Вт), время пайки не более 3 секунд на вывод, с соблюдением минимального расстояния 3мм от места пайки до эпоксидной колбы.
• Волновая/погружная пайка: Предварительный нагрев до максимум 100°C в течение до 60 секунд. Температура ванны припоя не должна превышать 260°C, время погружения компонента — не более 5 секунд. Правило расстояния 3мм также применяется.

6.3 Условия хранения

Для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать \"вспучивание\" (popcorning) во время пайки, светодиоды следует хранить при температуре не выше 30°C и относительной влажности (RH) не более 70%. Рекомендуемый срок хранения с момента отгрузки — 3 месяца. Для более длительного хранения (до одного года) компоненты должны храниться в герметичном влагозащитном пакете с осушителем, предпочтительно в атмосфере азота.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы для предотвращения электростатических и физических повреждений. Сначала они помещаются в антистатические пакеты. В каждый пакет упаковывается от 200 до 500 штук. Затем пять пакетов помещаются во внутреннюю коробку. Наконец, десять внутренних коробок упаковываются в основную внешнюю коробку для отгрузки.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка упаковки включает несколько кодов: CPN (номер детали заказчика), P/N (номер детали производителя), QTY (количество), CAT (комбинированный код для групп силы света и прямого напряжения), HUE (код цветового оттенка), REF (ссылка) и LOT No. (отслеживаемый номер производственной партии).

7.3 Обозначение модели

Номер детали 334-15/T1C5-7 QSA следует определённой структуре. Суффиксные коды (представленные квадратами в спецификации) позволяют выбрать конкретную группу силы света, группу прямого напряжения и другие опциональные функции, как определено в руководстве по выбору производителя.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Как указано в спецификации, этот высокоинтенсивный белый светодиод подходит для:

• Информационные панели и вывески: Где требуются яркие отдельные пиксели или индикаторы.
• Оптические индикаторы: Сигнальные лампы на промышленном оборудовании, потребительской электронике или панелях управления.
• Подсветка: Для небольших ЖК-дисплеев, панелей с мембранными переключателями или декоративного освещения, где требуется равномерное освещение, часто используется в виде массива.
• Маркировочные огни: Для оборудования, транспортных средств или применений, связанных с безопасностью, требующих высокой видимости.

8.2 Соображения при проектировании

• Управление током: Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Прямое подключение светодиода к источнику напряжения, скорее всего, приведёт к его разрушению из-за экспоненциальной ВАХ.
• Тепловое управление: Хотя мощность относительно невелика, обеспечение адекватной вентиляции или теплоотвода важно для поддержания долгосрочной светоотдачи и надёжности, особенно при более высоких температурах окружающей среды или токах накачки.
• Оптическое проектирование: Угол обзора 50 градусов обеспечивает широкий пучок. Для более сфокусированного света могут потребоваться вторичная оптика, такая как линзы или световоды.
• Выбор группы сортировки: Для применений, требующих равномерной яркости или цвета среди нескольких светодиодов, рекомендуется указывать узкую группу по интенсивности (например, только группа S) и конкретную группу напряжения/цвета.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с обычными 5-мм белыми светодиодами, данный продукт предлагает значительно более высокую силу света, что делает его подходящим для применений, где первостепенное значение имеет превосходная яркость. Наличие определённой системы сортировки как по интенсивности, так и по прямому напряжению обеспечивает большую предсказуемость и согласованность в производственных партиях по сравнению с несортированными или слабо сортированными аналогами. Встроенная защита от электростатического разряда (4кВ HBM) повышает надёжность в условиях сборки. Конкретная комбинация цветовых групп (B5+B6) нацелена на определённую белую точку, которая может отличаться от более холодных или тёплых белых точек, предлагаемых другими продуктами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чём разница между постоянным и пиковым прямым током?

Постоянный прямой ток (30 мА) — это максимальный постоянный ток для безопасной долгосрочной работы. Пиковый прямой ток (100 мА) — это кратковременный, импульсный параметр, который можно использовать в течение коротких периодов (например, в мультиплексированных дисплеях), но даже кратковременное превышение в режиме постоянного тока недопустимо, так как это вызовет перегрев и быстрое ухудшение характеристик.

10.2 Как выбрать правильный токоограничивающий резистор?

Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз спецификации (3.6В) для консервативного проектирования, гарантирующего, что ток никогда не превысит 20мА даже при разбросе параметров между экземплярами. Например, при питании 5В: R = (5В - 3.6В) / 0.020А = 70 Ом. Выбирается ближайшее стандартное значение (68 или 75 Ом), и следует проверить его номинальную мощность (P = I²R).

10.3 Можно ли использовать этот светодиод на улице?

Диапазон рабочих температур (-40°C до +85°C) позволяет использовать его во многих наружных условиях. Однако корпус не имеет специальной степени защиты от влаги или устойчивости к УФ-деградации. Для прямого наружного воздействия потребуется дополнительная защита от окружающей среды (конформное покрытие, герметичные корпуса) для защиты от влаги и солнечного света.

11. Пример практического применения

Проектирование многосветодиодной панели индикации состояния:Панель управления требует 20 ярких белых светодиодов для индикации рабочего состояния различных функций машины. Равномерность яркости важна для эстетики и чёткости.

1. Проектирование схемы: Разработчик решает запитать все светодиоды параллельно от шины 12В. Каждая ветвь светодиода имеет свой собственный токоограничивающий резистор. Используя максимальное V_F3.6В и целевой I_F20мА, значение резистора составляет (12В - 3.6В)/0.02А = 420 Ом. Для каждой ветви выбирается резистор 430 Ом, 1/4Вт.
2. Выбор группы сортировки: Для обеспечения равномерности разработчик указывает светодиоды из группы S (наивысшая интенсивность) и запрашивает их из одной производственной партии и цветовой группы (Группа 7), чтобы минимизировать вариации цвета и яркости.
3. Разводка печатной платы: Отверстия сверлятся в соответствии с расстоянием между выводами на чертеже корпуса. Вокруг корпуса светодиода сохраняется запретная зона радиусом не менее 3мм, чтобы избежать подъёма припоя при волновой пайке.
4. Сборка:** Монтажник следует рекомендациям по ручной пайке, используя паяльник с контролем температуры, установленный на 300°C, и завершая каждое соединение менее чем за 3 секунды.

12. Введение в принцип работы

Это светодиод белого свечения с люминофорным преобразованием. Основой является полупроводниковый чип из нитрида индия-галлия (InGaN). При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области чипа, излучая фотоны. Материал InGaN разработан для излучения света в синей области спектра (обычно около 450-455 нм). Этот синий свет излучается не напрямую. Вместо этого он попадает на слой люминофорного материала (например, алюмоиттриевый гранат, легированный церием, YAG:Ce), который нанесён внутри отражателя, окружающего чип. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает свет в более широком спектре, преимущественно в жёлтом диапазоне. Смесь оставшегося непоглощённого синего света и жёлтого света, генерируемого люминофором, воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точный оттенок (холодный белый, нейтральный белый, тёплый белый) определяется составом и толщиной люминофорного слоя.

13. Технологические тренды

Технология, лежащая в основе данного типа светодиодов, продолжает развиваться. Общие отраслевые тенденции включают:

• Повышение эффективности (люмен на ватт): Постоянные улучшения в эпитаксии чипов, извлечении света и эффективности люминофора приводят к более высокому световому потоку при том же электрическом входе, снижая энергопотребление.
• Улучшение цветопередачи: Хотя в данной спецификации указана одна белая точка, новые продукты часто используют смеси нескольких люминофоров (например, с добавлением красного люминофора) для достижения более высоких значений индекса цветопередачи (CRI), делая цвета более естественными под таким светом.
• Миниатюризация:** Хотя корпус T-1 3/4 остаётся популярным, наблюдается общая тенденция к переходу на корпуса для поверхностного монтажа (SMD) меньшего размера (например, 3535, 3030, 2835) для применений с высокой плотностью, хотя часто за счёт компромисса с общим световым потоком на корпус по сравнению с более крупными выводными типами.
• Повышенная надёжность и срок службы: Достижения в области материалов корпусов, крепления кристалла и проволочного монтажа продолжают увеличивать номинальный срок службы светодиодов (L70/B50), делая их пригодными для более требовательных применений.