Техническая спецификация LTW-326ZDSKR-5A - Двухцветный светодиод (белый/красный) - Бокового свечения - SMD корпус

1. Обзор продукта

LTW-326ZDSKR-5A — это двухцветный SMD светодиод (поверхностного монтажа) бокового свечения. Его основное предназначение — подсветка ЖК-дисплеев, где требуется компактный источник света с излучением под прямым углом. В одном корпусе интегрированы два различных полупроводниковых кристалла: кристалл на основе InGaN (нитрид индия-галлия) для белого свечения и кристалл на основе AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для красного свечения. Такая двухкристальная конфигурация позволяет смешивать цвета или независимо управлять двумя цветами с помощью одного компонента, что экономит место на плате и упрощает сборку в конструкциях с ограниченным пространством, таких как тонкие дисплеи.

Ключевые преимущества данного светодиода включают сверхъяркое свечение обоих кристаллов, совместимость со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов и пригодность для бессвинцовой пайки оплавлением в инфракрасной печи. Компоненты поставляются на 8-миллиметровой катушечной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что удобно для крупносерийного производства. Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ) и классифицируется как экологичный.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Работа за пределами этих значений может привести к необратимому повреждению устройства. Ключевые параметры при температуре окружающей среды (Ta) 25°C:

• Рассеиваемая мощность:Белый кристалл: 35 мВт, Красный кристалл: 48 мВт. Это определяет максимальную мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла при непрерывной работе.
• Прямой ток:Постоянный прямой ток: Белый: 10 мА, Красный: 20 мА. Пиковый прямой ток (скважность 1/10, импульс 0.1 мс): Белый: 50 мА, Красный: 40 мА. Превышение постоянного тока приведет к перегрузке p-n перехода.
• Обратное напряжение:5 В для обоих кристаллов. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать пробой перехода.
• Диапазон температур:Эксплуатация: от -20°C до +80°C. Хранение: от -40°C до +85°C.
• Чувствительность к ЭСР:Порог по модели человеческого тела (HBM) составляет 2000 В. При обращении необходимы меры предосторожности от электростатического разряда.
• Пайка:Выдерживает пайку оплавлением в ИК-печи с пиковой температурой 260°C в течение 10 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерения проведены при Ta=25°C и прямом токе (IF) 5 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Ключевой показатель производительности. Белый: Мин. 28.0 мкд, Тип. -, Макс. 112.0 мкд. Красный: Мин. 7.1 мкд, Тип. -, Макс. 45.0 мкд. Фактическое значение Iv для каждого изделия классифицируется по бинам (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов для обоих цветов, что указывает на широкий конус излучения, характерный для боковых линз, используемых в световодах для подсветки.
• Прямое напряжение (VF):Белый: Мин. 2.7В, Тип. 3.0В, Макс. 3.7В. Красный: Мин. 1.70В, Тип. 2.00В, Макс. 2.40В. Разница в VF обусловлена различной шириной запрещенной зоны материалов InGaN и AlInGaP. Это необходимо учитывать при проектировании схем управления, особенно для конфигураций с общим анодом или общим катодом.
• Пиковая длина волны излучения (λP):Для красного кристалла: 639 нм (типичное).
• Доминирующая длина волны (λd):Для красного кристалла: 630 нм (типичное). Это та единственная длина волны, которую воспринимает человеческий глаз и которая определяет цвет.
• Координаты цветности (x, y):Для белого кристалла: x=0.3, y=0.3 (типичное). Эти координаты CIE 1931 определяют цветовую точку белого. Допуск составляет ±0.01.
• Обратный ток (IR):Макс. 100 мкА при VR=5В.

3. Объяснение системы бининга

Светодиоды сортируются по бинам производительности для обеспечения стабильности в применении. Код бина указан на упаковке.

3.1 Биннинг по силе света (Iv)

Белый кристалл:Бины N (28.0-45.0 мкд), P (45.0-71.0 мкд), Q (71.0-112.0 мкд).
Красный кристалл:Бины K (7.1-11.2 мкд), L (11.2-18.0 мкд), M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд).
Внутри каждого бина применяется допуск ±15%.

3.2 Биннинг по оттенку (цвету) для красного кристалла

Красные светодиоды сортируются по их координатам цветности (x, y) на диаграмме CIE 1931. Определено шесть бинов (S1-S6), каждый из которых представляет небольшую четырехугольную область на цветовом графике. В спецификации приведены координаты каждой вершины этих бинов. Для координат (x, y) внутри каждого бина применяется допуск ±0.01. Это обеспечивает высокую стабильность цвета красного свечения в разных производственных партиях.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, необходимые для проектирования.

• Вольт-амперная характеристика (Ток vs. Напряжение):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током для белого и красного кристаллов. Хорошо видны различные напряжения включения.
• Зависимость силы света от прямого тока:Иллюстрирует, как световой поток увеличивается с ростом тока. Обычно зависимость линейна в рекомендуемом рабочем диапазоне, но насыщается при более высоких токах.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Показывает снижение светового потока при увеличении температуры перехода. Это критически важно для теплового режима в конечном применении.
• Спектральное распределение:Для красного кристалла кривая покажет узкий пик около 639 нм, что характерно для технологии AlInGaP. Для белого кристалла (обычно синий чип с люминофором) спектр будет широким, покрывающим видимый диапазон.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному форм-фактору EIA для светодиодов бокового свечения. Критическими размерами являются общая высота, ширина и глубина, а также расположение и размер контактных площадок. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Линза спроектирована для бокового излучения.

5.2 Распиновка и полярность

Устройство имеет два анода/катода для независимых кристаллов. Распиновка: Катод белого кристалла InGaN подключен к выводу C2. Катод красного кристалла AlInGaP подключен к выводу C1. Аноды, вероятно, являются общими или назначены на другие выводы согласно чертежу корпуса. Правильная полярность должна соблюдаться при разводке печатной платы и сборке.

5.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

В спецификации приведен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для проектирования печатной платы. Следование этому рисунку обеспечивает правильное формирование паяного соединения, механическую стабильность и тепловые характеристики при оплавлении. Также указано рекомендуемое направление пайки для минимизации эффекта "гробового камня".

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Светодиод совместим с процессами ИК-оплавления. Приведен рекомендуемый профиль, критическим параметром которого является пиковая температура 260°C не более 10 секунд. Этому профилю необходимо следовать, чтобы предотвратить термическое повреждение пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.

6.2 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные химикаты. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химикаты могут повредить материал корпуса или линзу.

6.3 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР:Устройство чувствительно к электростатическому разряду (2000В HBM). Используйте антистатические браслеты, заземленные рабочие места и проводящие контейнеры.
• Чувствительность к влаге:Как пластиковый SMD-корпус, он чувствителен к влаге. Если оригинальный герметичный влагозащитный пакет с осушителем не вскрыт, хранение должно осуществляться при ≤30°C/≤90% относительной влажности, срок годности — один год. После вскрытия светодиоды следует хранить при ≤30°C/≤60% относительной влажности и использовать в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный эксикатор. Компоненты, хранившиеся вне пакета более 1 недели, требуют предварительной просушки (приблизительно 60°C в течение >20 часов) перед оплавлением, чтобы предотвратить эффект "попкорна".

7. Упаковка и заказ

Стандартная упаковка — 8-миллиметровая катушечная лента, запаянная покровной лентой, намотанная на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Полная катушка содержит 3000 штук. Минимальная партия для остатков составляет 500 штук. Упаковка соответствует спецификации ANSI/EIA 481-1. Приведены размеры ленты и катушки для настройки автоматического питателя.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — подсветка ЖК-дисплеев в потребительской электронике, промышленных дисплеях и автомобильных дисплеях салона, где важен малый профиль. Двухцветная функциональность позволяет реализовать динамическую подсветку (например, белый для нормальной работы, красный для ночного режима или предупреждений) или создавать другие цвета путем смешивания.

8.2 Вопросы проектирования

• Управление током:Используйте драйверы постоянного тока, а не постоянного напряжения, для обеспечения стабильного светового потока и долговечности. Соблюдайте предельные значения постоянного тока (10 мА для белого, 20 мА для красного).
• Тепловой режим:Рассеиваемая мощность, хотя и мала, генерирует тепло. Обеспечьте достаточную площадь медной разводки на плате или тепловые переходные отверстия под контактными площадками для отвода тепла, особенно при работе на повышенных токах или в условиях высокой температуры окружающей среды. Это поддерживает световую эффективность и срок службы.
• Оптическое проектирование:Боковое излучение под углом 130 градусов предназначено для ввода в световодную пластину (LGP). Конструкция точки ввода и рисунка на LGP критически важна для достижения равномерной подсветки.
• Проектирование схемы:Учитывайте различные прямые напряжения двух кристаллов при проектировании схемы управления, особенно если используется общий токоограничивающий резистор для обоих.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с одноцветными светодиодами бокового свечения, ключевое преимущество — экономия места и упрощение сборки для двухцветных применений. Использование AlInGaP для красного цвета обеспечивает более высокую эффективность и более насыщенный цвет по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP. Белый кристалл на основе InGaN обеспечивает высокую яркость. Комбинация в одном корпусе представляет собой оптимизацию на системном уровне для экономичных, крупносерийных блоков подсветки.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я одновременно питать белый и красный кристаллы их максимальным постоянным током?
О: Необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность и тепловую нагрузку на корпус. Питание обоих на максимальном токе (10 мА + 20 мА = 30 мА суммарно) при их типичных VF (3.0В + 2.0В = 5.0В) дает электрическую мощность 150 мВт. Это превышает индивидуальные пределы рассеиваемой мощности (35 мВт и 48 мВт) и, вероятно, приведет к перегреву устройства. Необходимо снижение номиналов или импульсный режим работы.

В: Как интерпретировать код бина Iv на упаковке?
О: На упаковке будет код, указывающий конкретный бин Iv (например, "Q" для белого, "L" для красного) для светодиодов внутри. Вы должны сопоставить эту букву с таблицами спецификаций Iv в документе, чтобы узнать гарантированный диапазон минимальной/максимальной силы света для этой партии.

В: У красного кристалла пиковая длина волны 639 нм, но доминирующая — 630 нм. Почему такая разница?
О: Пиковая длина волны (λP) — это наивысшая точка на кривой спектрального распределения мощности. Доминирующая длина волны (λd) определяется путем проведения линии от точки белого (источника света) на диаграмме CIE через измеренные координаты (x,y) светодиода до спектрального локуса. λd — это та длина волны одного цвета, которую воспринимает человеческий глаз, и она может отличаться от λP, особенно если спектр не является идеально симметричным.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора состояния/подсветки для дисплея портативного медицинского устройства. Индикатор должен показывать белый цвет для "питание включено/активно" и красный для "низкий заряд батареи/предупреждение". Пространство крайне ограничено.
Реализация:Один светодиод LTW-326ZDSKR-5A размещается на краю небольшого ЖК-дисплея. Простой микроконтроллер с двумя выводами GPIO используется для управления двумя независимыми цепями ограничения тока (например, с использованием транзисторов). Одна цепь питает белый кристалл, другая — красный. Боковое излучение под углом 130 градусов эффективно вводится в световод дисплея. Такая конструкция экономит место по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов и упрощает процесс оптической юстировки при сборке.

12. Введение в технологические принципы

Белый светодиод на основе InGaN:Обычно синий излучающий кристалл InGaN покрывается желтым люминофором (например, YAG:Ce). Часть синего света преобразуется люминофором в желтый. Смесь оставшегося синего света и преобразованного желтого воспринимается человеческим глазом как белый. Точная цветовая температура (холодный белый, теплый белый) регулируется составом люминофора.

Красный светодиод на основе AlInGaP:Эта система материалов имеет прямую запрещенную зону, которую можно настраивать в красной, оранжевой и желтой спектральных областях, изменяя соотношение алюминия и индия. Светодиоды AlInGaP известны своей высокой эффективностью и отличной чистотой цвета (узкая спектральная ширина) в красно-янтарном диапазоне, превосходя старую технологию GaAsP.

13. Отраслевые тренды и разработки

Тренд в светодиодах для подсветки продолжается в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт) и более высокого индекса цветопередачи (CRI) для улучшения качества изображения, особенно в профессиональных мониторах и телевизорах. Для светодиодов бокового свечения стремятся к более тонким корпусам для создания еще более тонких дисплеев. Также продолжаются разработки в области корпусов размером с кристалл (CSP) и технологий мини/микро-светодиодов, которые обещают еще меньшие форм-факторы, более высокую плотность и возможности локального затемнения для продвинутых блоков подсветки. Двухцветный подход остается актуальным для экономически эффективного сегментированного управления цветом в среднебюджетных применениях.