Техническая спецификация двухцветного бокового SMD светодиода LTST-S326TGKFKT-5A - Габаритные размеры - Зеленый 2.8В / Оранжевый 1.9В - 76мВт / 75мВт

1. Обзор продукта

В данном документе представлены полные технические характеристики двухцветного светодиода для поверхностного монтажа (SMD) с боковым излучением. Компонент объединяет два различных полупроводниковых кристалла в одном корпусе: кристалл на основе InGaN для зеленого свечения и кристалл на основе AlInGaP для оранжевого свечения. Такая конструкция позволяет создавать компактные решения для индикации состояния, подсветки и декоративного освещения, где требуется несколько цветовых сигналов из одной точки. Устройство выполнено с прозрачной линзой для максимальной светоотдачи и имеет луженые выводы для улучшенной паяемости и соответствия требованиям RoHS.

Светодиод поставляется в стандартной 8-мм ленте на 7-дюймовых катушках, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Его конструкция также совместима с процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, что облегчает интеграцию в современные линии производства печатных плат (ПП).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Предельно допустимые режимы эксплуатации определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для надежной работы эти пределы никогда не должны превышаться, даже кратковременно.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Максимально допустимая рассеиваемая мощность составляет 76 мВт для зеленого кристалла и 75 мВт для оранжевого кристалла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этого предела грозит тепловой деградацией полупроводникового перехода.
• Прямой ток:Максимальный постоянный прямой ток (IF) составляет 20 мА для зеленого кристалла и 30 мА для оранжевого. Для импульсного режима допускается пиковый прямой ток 100 мА (зеленый) и 80 мА (оранжевый) при строгом скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Этот параметр критически важен для проектирования схемы управления, чтобы предотвратить отказ, вызванный током.
• Температурные диапазоны:Рабочий температурный диапазон указан от -20°C до +80°C. Диапазон температур хранения шире: от -30°C до +100°C. Эти диапазоны обеспечивают механическую и химическую целостность светодиода в различных условиях окружающей среды.
• Условия пайки:Устройство выдерживает инфракрасную пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение максимум 10 секунд. Это стандартное условие для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти характеристики измерены при стандартных условиях испытаний Ta=25°C и прямом токе (IF) 5 мА, если не указано иное. Они определяют типичные рабочие параметры устройства.

• Сила света (Iv):Это основной показатель светового потока. Для зеленого кристалла типичная сила света варьируется от минимума 28.0 мкд до максимума 180.0 мкд. Для оранжевого кристалла диапазон составляет от 11.2 мкд до 71.0 мкд. Фактическое значение для конкретного экземпляра зависит от присвоенного ему кода сортировки.
• Угол обзора (2θ1/2):Оба кристалла имеют широкий угол обзора 130 градусов (типично). Он определяется как полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси. Этот широкий угол обеспечивает хорошую видимость с различных ракурсов, что важно для боковых индикаторов.
• Длина волны:Зеленый кристалл имеет типичную пиковую длину волны излучения (λP) 530 нм и типичную доминирующую длину волны (λd) 527 нм. Оранжевый кристалл имеет типичную пиковую длину волны 611 нм и доминирующую длину волны 605 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 35 нм для зеленого и 17 нм для оранжевого, что указывает на спектральную чистоту излучаемого света.
• Прямое напряжение (VF):При токе 5 мА типичное прямое напряжение составляет 2.8 В для зеленого кристалла (макс. 3.2 В) и 1.9 В для оранжевого (макс. 2.3 В). Этот параметр критически важен для расчета значения последовательного резистора в схеме с постоянным напряжением для установки требуемого тока.
• Обратный ток (IR):Максимальный обратный ток для обоих кристаллов составляет 10 мкА при приложенном обратном напряжении (VR) 5В. Явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот тест предназначен только для характеристики тока утечки.

3. Объяснение системы сортировки

Для управления производственными вариациями и предоставления разработчикам возможности выбора светодиодов с согласованными характеристиками устройства сортируются по силе света.

3.1 Сортировка по силе света зеленого кристалла

Зеленые светодиоды классифицируются на четыре группы (N, P, Q, R) со следующими минимальными и максимальными значениями силы света при 5 мА:
Группа N: 28.0 - 45.0 мкд
Группа P: 45.0 - 71.0 мкд
Группа Q: 71.0 - 112.0 мкд
Группа R: 112.0 - 180.0 мкд
К каждой группе по силе света применяется допуск +/-15%.

3.2 Сортировка по силе света оранжевого кристалла

Оранжевые светодиоды классифицируются на четыре группы (L, M, N, P) со следующими диапазонами:
Группа L: 11.2 - 18.0 мкд
Группа M: 18.0 - 28.0 мкд
Группа N: 28.0 - 45.0 мкд
Группа P: 45.0 - 71.0 мкд
К этим группам также применяется допуск +/-15%.

Эта система сортировки позволяет точно выбирать светодиоды в соответствии с требованиями к яркости для конкретного применения, обеспечивая визуальную согласованность в массивах из нескольких светодиодов или в продуктах.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации упоминаются конкретные графические кривые (например, Рис.1, Рис.5), здесь анализируются их типичные следствия на основе стандартной физики светодиодов и предоставленных параметров.

4.1 Зависимость силы света от прямого тока (I-Iv кривая)

Сила света светодиода приблизительно пропорциональна прямому току в значительном диапазоне. Работа зеленого кристалла на его максимальном постоянном токе 20 мА обычно дает значительно более высокую светоотдачу, чем при испытательном условии 5 мА, хотя точную зависимость следует проверять по характеристической кривой. То же самое относится к оранжевому кристаллу при 30 мА. Разработчики должны убедиться, что возросшая рассеиваемая мощность при более высоких токах остается в пределах абсолютного максимального рейтинга.

4.2 Зависимость прямого напряжения от прямого тока (V-I кривая)

Прямое напряжение имеет логарифмическую зависимость от тока. Указанное VF при 5 мА дает ключевую рабочую точку. С увеличением тока VF будет незначительно возрастать. Эта нелинейная зависимость важна для проектирования эффективных драйверов с постоянным током по сравнению с простыми схемами с ограничением резистором.

4.3 Температурная зависимость

Рабочие характеристики светодиода чувствительны к температуре. Как правило, сила света уменьшается с ростом температуры перехода. Прямое напряжение также уменьшается с повышением температуры. Хотя конкретные кривые не предоставлены, указанный рабочий температурный диапазон от -20°C до +80°C определяет пределы, в пределах которых опубликованные характеристики остаются справедливыми. Для применений, близких к крайним значениям, может потребоваться снижение номинальных параметров или управление тепловым режимом.

4.4 Спектральное распределение

Пиковая и доминирующая длины волн вместе с полушириной спектра определяют цветовую точку. Зеленое излучение (центр ~527-530 нм) и оранжевое излучение (центр ~605-611 нм) различны. Меньшая полуширина оранжевого кристалла (17 нм против 35 нм у зеленого) указывает на более спектрально чистый, насыщенный оранжевый цвет.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и назначение выводов

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. В спецификации приведены подробные размерные чертежи со всеми размерами в миллиметрах. Ключевые допуски обычно составляют ±0.10 мм. Назначение выводов четко определено: Катод 1 (C1) для оранжевого кристалла, а Катод 2 (C2) для зеленого кристалла. Подразумевается конфигурация с общим анодом, что позволяет независимо управлять каждым цветом.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для пайки

Спецификация включает рекомендуемый рисунок контактных площадок для проектирования печатной платы. Соблюдение этих размеров обеспечивает правильное формирование паяного соединения, механическую стабильность и отвод тепла во время процесса оплавления. Также указано рекомендуемое направление пайки для обеспечения равномерного растекания припоя.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления при пайке

Предоставлено подробное предложение по профилю ИК оплавления, подходящему для бессвинцовых процессов. Этот профиль обычно включает:
1. Зону предварительного нагрева для постепенного повышения температуры платы и активации флюса.
2. Зону выдержки для выравнивания температуры по всей плате.
3. Зону оплавления, где температура достигает пика не более 260°C в течение не более 10 секунд.
4. Зону охлаждения. Профиль основан на стандартах JEDEC для обеспечения надежности.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка паяльником, максимальная рекомендуемая температура жала составляет 300°C, а время пайки не должно превышать 3 секунды на соединение. Это следует выполнять только один раз, чтобы минимизировать термическую нагрузку на корпус светодиода.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. В спецификации рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.4 Меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиод чувствителен к статическому электричеству и скачкам напряжения. Во время обращения и сборки должны применяться надлежащие меры защиты от ЭСР. Это включает использование заземленных браслетов, антистатических ковриков и обеспечение правильного заземления всего оборудования.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Устройство упаковано в 8-мм перфорированную несущую ленту. Лента намотана на стандартные катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая полная катушка содержит 3000 штук. Для количеств меньше полной катушки указан минимальный упаковочный объем 500 штук для остатков. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

7.2 Условия хранения

Запечатанная упаковка:Светодиоды в оригинальном влагозащитном пакете с осушителем должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Рекомендуемый срок хранения в этих условиях составляет один год.
Вскрытая упаковка:После вскрытия влагозащитного пакета условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, в идеале должны пройти ИК оплавление в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинального пакета их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе. Если хранение превышает неделю, перед пайкой рекомендуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время оплавления.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:Идеально подходят для панелей оборудования, требующих многорежимной индикации (например, питание включено=зеленый, режим ожидания=оранжевый, неисправность=оба мигают).
• Потребительская электроника:Подсветка кнопок или логотипов в устройствах, таких как маршрутизаторы, аудиооборудование или игровые периферийные устройства.
• Автомобильное внутреннее освещение:Для некритичного внутреннего окружающего освещения или дисплеев состояния, с учетом рабочего температурного диапазона.
• Панели промышленного управления:Обеспечение четкого, цветового кодирования рабочего состояния в системах управления.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока для каждого кристалла. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (Vcc - VF) / IF, где VF - прямое напряжение при требуемом токе (IF). Для консервативного проектирования, гарантирующего, что ток никогда не превысит предел, используйте максимальное значение VF из спецификации.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, непрерывная работа на максимальном токе при высоких температурах окружающей среды может потребовать внимания к разводке печатной платы для теплоотвода, особенно если несколько светодиодов расположены близко друг к другу.
• Визуальное проектирование:Широкий угол обзора 130 градусов облегчает видимость вне оси. Учитывайте цвет линзы (прозрачный) и дизайн окружающего корпуса для достижения желаемого визуального эффекта и смешения цветов, если оба цвета используются одновременно.

9. Техническое сравнение и отличия

Этот двухцветный боковой светодиод предлагает определенные преимущества по сравнению с альтернативами:

• По сравнению с двумя отдельными светодиодами:Экономит место на печатной плате, уменьшает количество компонентов и упрощает автоматическую установку одним номером детали.
• По сравнению с RGB светодиодами:Предоставляет более простое и часто более экономичное решение, когда требуются только два конкретных цвета (зеленый и оранжевый), без сложностей трехканального драйвера.
• По сравнению со светодиодами в сквозном исполнении:Корпус SMD позволяет полностью автоматизировать сборку, создавать конструкции с меньшей высотой и обеспечивать лучшую надежность за счет исключения ручной пайки и изгиба выводов.
• Ключевые особенности:Комбинация технологий InGaN (для эффективного зеленого) и AlInGaP (для эффективного оранжевого) в одном корпусе обеспечивает хорошую световую отдачу для обоих цветов. Соответствие RoHS и совместимость с бессвинцовой пайкой оплавлением необходимы для современного производства.

10. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

10.1 Можно ли одновременно питать оба цвета их максимальным постоянным током?

Да, но необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. Если оба кристалла питаются их максимальным постоянным током (Зеленый: 20мА @ ~3.2В, Оранжевый: 30мА @ ~2.3В), приблизительная мощность составляет (0.02А * 3.2В) + (0.03А * 2.3В) = 0.064Вт + 0.069Вт = 0.133Вт или 133 мВт. Это превышает индивидуальные рейтинги Pd (76мВт, 75мВт) и требует тщательной тепловой оценки печатной платы и условий окружающей среды, чтобы гарантировать, что температура перехода не превышает безопасные пределы, что потенциально может повлиять на срок службы.

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

Пиковая длина волны (λP) - это длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны (λd) выводится из диаграммы цветности CIE и представляет собой единственную длину волны чистого монохроматического света, которая соответствовала бы воспринимаемому цвету светодиода. λd более тесно связана с восприятием цвета человеком, в то время как λP - это физическое измерение спектра.

10.3 Как интерпретировать код сортировки при заказе?

Номер детали LTST-S326TGKFKT-5A, вероятно, включает или подразумевает конкретные коды сортировки по силе света. Чтобы обеспечить согласованность яркости в вашем приложении, при заказе следует указывать желаемые коды групп (например, Зеленый: группа R для максимальной отдачи, Оранжевый: группа P). Для точной системы кодирования обратитесь к полному руководству по заказу продукции производителя.

10.4 Необходим ли диод обратной защиты?

Хотя светодиод выдерживает обратное смещение 5В с током утечки всего 10 мкА, он не предназначен для работы в обратном направлении. В схемах, где возможны переходные процессы обратного напряжения (например, индуктивные нагрузки, горячее подключение), настоятельно рекомендуется внешняя защита, такая как последовательный диод или конфигурация мостового выпрямителя, чтобы предотвратить повреждение.

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Двухрежимный индикатор сетевого маршрутизатора

Сценарий:Проектирование индикатора состояния для маршрутизатора, указывающего "Активен/Передача данных" (зеленый) и "Ожидание/Режим ожидания" (оранжевый).
Реализация:Подключите общий анод к шине 3.3В через токоограничивающий резистор, рассчитанный для каждого цвета. Используйте два вывода GPIO микроконтроллера маршрутизатора, каждый из которых подключен к катоду одного цвета через маломощный NPN транзистор или MOSFET. Затем прошивка может включать зеленый светодиод во время активности передачи данных и оранжевый светодиод в периоды простоя. Широкий угол обзора обеспечивает видимость из любой точки комнаты.

11.2 Индикатор уровня заряда аккумулятора

Сценарий:Простой двухуровневый индикатор зарядки: "Зарядка" (оранжевый) и "Полностью заряжен" (зеленый).
Реализация:Выходы состояния микросхемы управления зарядом могут напрямую управлять катодами светодиода (если способны принимать требуемый ток) или управлять транзисторами. Во время зарядки горит оранжевый светодиод. Когда цикл зарядки завершен, микросхема отключает управление оранжевым и включает управление зеленым.

12. Введение в технологический принцип

Этот светодиод использует две различные системы полупроводниковых материалов:

• InGaN (нитрид индия-галлия):Этот материал используется для зеленого излучающего кристалла. Изменяя соотношение индия и галлия в сплаве, можно настраивать ширину запрещенной зоны полупроводника, что напрямую определяет длину волны излучаемого света при рекомбинации электронов с дырками через запрещенную зону. InGaN известен своей способностью производить эффективные синие, зеленые и белые светодиоды.
• AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия):Этот материал используется для оранжевого излучающего кристалла. Аналогично, регулируя состав этого четверного сплава, можно настроить ширину запрещенной зоны для получения света в красной, оранжевой, желтой и зеленой областях спектра. AlInGaP особенно эффективен в диапазоне от красного до оранжевого.

В двухцветном корпусе эти две различные кристаллические структуры монтируются на общую рамку выводов, соединяются проволочными перемычками и инкапсулируются в прозрачную эпоксидную линзу, которая защищает кристаллы и служит оптическим элементом.

13. Тенденции развития технологий

Область светодиодных технологий продолжает развиваться, и тенденции влияют на такие компоненты, как этот:

• Повышение эффективности:Постоянные исследования направлены на улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) и эффективности извлечения света (LEE) материалов InGaN и AlInGaP, что приводит к более высокой силе света при том же входном токе или меньшему энергопотреблению при той же светоотдаче.
• Миниатюризация:Стремление к уменьшению размеров электронных устройств ведет к созданию все более компактных корпусов светодиодов при сохранении или улучшении оптических характеристик.
• Улучшение цветовой согласованности:Достижения в эпитаксиальном росте и процессах сортировки приводят к более жестким допускам на доминирующую длину волны и силу света, уменьшая вариации цвета и яркости между экземплярами.
• Повышенная надежность:Улучшения в материалах корпусирования (эпоксидные смолы, силиконы) и технологиях крепления кристаллов повышают способность светодиода выдерживать более высокие температуры, влажность и термические циклы, продлевая срок службы.
• Интегрированная интеллектуальность:Более широкая тенденция - интеграция управляющих схем (таких как драйверы постоянного тока или простая логика) в сам корпус светодиода, создавая "умные" светодиодные компоненты, которые упрощают проектирование системы.