Техническая спецификация LTST-S115KFKGKT-5A: Двухцветный SMD светодиод бокового свечения (оранжевый/зеленый) - 5мА

1. Обзор продукта

LTST-S115KFKGKT-5A — это двухцветный SMD светодиод (Surface Mount Device) бокового свечения, специально разработанный для применений, требующих компактных решений для подсветки, таких как ЖК-панели. Этот компонент объединяет два различных полупроводниковых кристалла в одном корпусе: один излучает в оранжевом спектре, другой — в зеленом. Его основное назначение — обеспечение надежного, яркого и компактного источника света, совместимого с современными автоматизированными процессами сборки.

Ключевые преимущества данного светодиода включают соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологичный продукт. Для обоих цветов используется технология сверхъярких кристаллов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известная высокой эффективностью и хорошей чистотой цвета. Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Кроме того, он рассчитан на стандартные процессы пайки оплавлением в инфракрасной печи (IR), что упрощает его интеграцию в сборки печатных плат (PCB).

Целевой рынок включает потребительскую электронику, промышленные приборы и автомобильные интерьеры, где светодиоды бокового свечения критически важны для краевой подсветки дисплеев, индикаторных панелей и подсветки состояния в ограниченном пространстве.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):Максимум 75 мВт на каждый кристалл.
• Пиковый прямой ток (I_FP):80 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот параметр относится к переходным процессам, а не к непрерывной работе.
• Постоянный прямой ток (I_F):Максимальный непрерывный ток 30 мА для надежной долговременной работы.
• Обратное напряжение (V_R):Максимум 5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может повредить p-n переход светодиода. Непрерывная работа при обратном напряжении запрещена.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Устройство функционирует в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C в нерабочем состоянии.
• Условия инфракрасной пайки:Корпус выдерживает пиковую температуру 260°C в течение максимум 10 секунд во время пайки оплавлением, что является стандартом для бессвинцовых (Pb-free) процессов сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и прямом токе (I_F) 5мА, что является стандартным тестовым и рабочим условием.

• Сила света (I_V):
  • Оранжевый кристалл:Минимум 11.2 мкд, типичное значение не указано, максимум 71.0 мкд.
  • Зеленый кристалл:Минимум 4.5 мкд, типичное значение не указано, максимум 28.0 мкд.
  • Измерение выполняется с использованием комбинации сенсора и фильтра, аппроксимирующей кривую спектральной чувствительности глаза (кривая видности CIE).
• Угол обзора (2θ_1/2):Типично 130 градусов для обоих цветов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового (осевого) значения, определяя ширину луча.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
  • Оранжевый: типично 611 нм.
  • Зеленый: типично 574 нм.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Единая длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет.
  • Оранжевый: типично 605 нм при I_F=5мА.
  • Зеленый: типично 571 нм при I_F=5мА.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Ширина полосы излучаемого спектра на половине его максимальной интенсивности.
  • Оранжевый: типично 17 нм.
  • Зеленый: типично 15 нм.
• Прямое напряжение (V_F):
  • Оба цвета: типично 1.90 В, максимум 2.30 В при I_F=5мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются в группы (бины) на основе измеренных параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Оранжевый цвет (@5мА):

Код бина L: 11.2 - 18.0 мкд

Код бина M: 18.0 - 28.0 мкд

Код бина N: 28.0 - 45.0 мкд

Код бина P: 45.0 - 71.0 мкд

Допуск внутри каждого бина составляет ±15%.

Зеленый цвет (@5мА):

Код бина J: 4.5 - 7.1 мкд

Код бина K: 7.1 - 11.2 мкд

Код бина L: 11.2 - 18.0 мкд

Код бина M: 18.0 - 28.0 мкд

Допуск внутри каждого бина составляет ±15%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (только зеленый)

Код бина B: 564.5 - 567.5 нм

Код бина C: 567.5 - 570.5 нм

Код бина D: 570.5 - 573.5 нм

Допуск для каждого бина по длине волны составляет ±1 нм. Примечание: сортировка оранжевого цвета по длине волны в данной спецификации не указана.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, необходимые для инженеров-конструкторов. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, анализируются их значения.

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока, обычно по сублинейному закону, подчеркивая важность стабилизации тока, а не напряжения, для обеспечения постоянной яркости.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Эта ВАХ (вольт-амперная характеристика) демонстрирует экспоненциальную зависимость диода, что критически важно для расчета значений последовательного резистора или проектирования драйверов постоянного тока.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Световой выход светодиода обычно уменьшается с ростом температуры p-n перехода. Эта кривая жизненно важна для управления тепловым режимом в приложении для поддержания желаемого уровня яркости.
• Спектральное распределение:Графики, показывающие относительную мощность в зависимости от длины волны для оранжевого и зеленого кристаллов, иллюстрирующие пиковую и доминирующую длины волн, а также полуширину спектра.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса и назначение выводов

Устройство соответствует стандартному SMD корпусу бокового свечения по стандарту EIA. Подробные чертежи с размерами приведены в оригинальной спецификации, все размеры указаны в миллиметрах. Ключевые механические примечания включают общий допуск ±0.10 мм, если не указано иное.

Назначение выводов:

- Катод 1 (C1): Подключен к зеленому кристаллу.

- Катод 2 (C2): Подключен к оранжевому кристаллу.

Материал линзы — прозрачный пластик.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка и полярность

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок для обеспечения надлежащего механического крепления и надежности паяных соединений во время оплавления. Также указано рекомендуемое направление пайки для минимизации эффекта "гробового камня" (поднятие компонента одним концом) в процессе оплавления. Конструкторам следует придерживаться этих рекомендаций для оптимального выхода годных изделий при сборке.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (IR) пайки оплавлением для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают:

- Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.

- Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.

- Пиковая температура:Максимум 260°C.

- Время выше температуры ликвидуса:Пример профиля показывает критические зоны время-температура, включая рекомендуемую скорость нагрева, зону выдержки и скорость охлаждения, соответствующие стандартам JEDEC. Профиль на странице 3 спецификации служит общим ориентиром, но рекомендуется проводить специфическую для платы калибровку.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка:

- Температура паяльника:Максимум 300°C.

- Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.

- Эту операцию следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического напряжения.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Неуказанные химикаты могут повредить корпус светодиода. Если требуется очистка после пайки, рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты.

6.4 Условия хранения

Запечатанная упаковка (с осушителем):Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Использовать в течение одного года.

Вскрытая упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤60%. Для компонентов, извлеченных из оригинальной упаковки более чем на одну неделю, рекомендуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой для удаления влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация ленты и катушки

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте:

- Ширина ленты:8 мм.

- Диаметр катушки:7 дюймов.

- Количество на катушке:3000 штук.

- Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.

- Пустые ячейки в ленте запечатаны верхней покрывающей лентой. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA 481-1-A-1994. Согласно спецификации, допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка ЖК-дисплеев:Основное применение в качестве источника бокового света для малых и средних ЖК-дисплеев в потребительской электронике, автомобильных приборных панелях и промышленных панелях управления.
• Индикаторы состояния:Двухцветная возможность позволяет отображать несколько сигналов состояния (например, зеленый для "включено/готово", оранжевый для "ожидание/предупреждение") с использованием одного посадочного места компонента.
• Подсветка передней панели:Подсветка кнопок, переключателей или символов, где требуется боковое излучение.

8.2 Соображения при проектировании

• Управление током:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, используя максимальное значение V_F из спецификации для безопасного проектирования.
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медной поверхности на плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току, для поддержания светового потока и долговечности.
• Защита от ЭСР:Следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР) при обращении и сборке, как и для всех полупроводниковых приборов.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 130 градусов следует учитывать при проектировании световодов или рассеивателей в приложениях подсветки для достижения равномерного освещения.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Хотя прямое сравнение с конкурентами не предоставлено, ключевые отличительные особенности этого компонента можно выделить:

1. Два кристалла в одном корпусе:Экономит место на плате и затраты на сборку по сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов.

2. Форм-фактор бокового свечения:Необходим для специфических применений подсветки и краевой подсветки, где светодиоды верхнего свечения непригодны.

3. Технология AlInGaP:Обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность для оранжевого и красного цветов по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP.

4. Совместимость с пайкой оплавлением:Разработан для современных линий поверхностного монтажа (SMT), в отличие от старых выводных светодиодов, требующих ручной пайки.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Могу ли я одновременно питать оба кристалла светодиода их максимальным постоянным током (по 30мА каждый)?

О: Нет. Абсолютная максимальная рассеиваемая мощность составляет 75 мВт на кристалл. При 30мА и типичном V_F1.9В, рассеиваемая мощность составит 57мВт, что находится в пределах. Однако, одновременная работа обоих на 30мА потребует тщательного учета тепловыделения в крошечном корпусе. Как правило, рекомендуется работать ниже абсолютных максимальных параметров для надежности.

В2: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая точка максимальной спектральной мощности излучения. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), и это единая длина волны, которая лучше всего описывает воспринимаемый цвет. Они часто близки, но не идентичны, особенно для более широких спектров.

В3: Как интерпретировать коды бинов при заказе?

О: Укажите желаемые коды бинов для силы света (для оранжевого и зеленого) и для доминирующей длины волны (для зеленого). Например, заказ "Оранжевый бин P, Зеленый бин M, Бин длины волны D" даст вам самый яркий оранжевый, яркий зеленый и зеленый, смещенный в сторону большей длины волны в своем диапазоне. Это обеспечивает соответствие цвета и яркости в вашем производстве.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора состояния для портативного устройства с одним источником питания 3.3В. Индикатор должен показывать зеленый цвет при "включенном питании" и оранжевый при "зарядке". Пространство крайне ограничено.

Решение:Используйте LTST-S115KFKGKT-5A. Спроектируйте схему управления с двумя выводами GPIO микроконтроллера.

- Подключите GPIO1 к катоду зеленого светодиода (C1) через токоограничивающий резистор.

- Подключите GPIO2 к катоду оранжевого светодиода (C2) через другой резистор.

- Общие аноды подключены к шине питания 3.3В.

Рассчитайте значение резистора для целевого тока I_F5мА (стандартное значение для хорошей видимости при низкой мощности): R = (3.3В - 1.9В) / 0.005А = 280 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение, 270 или 300 Ом. Микроконтроллер может потреблять ток, устанавливая вывод GPIO в низкий уровень для включения соответствующего светодиода. Эта конструкция использует одно посадочное место для двух цветов, экономя место и упрощая сборку.

12. Введение в принцип работы технологии

Светодиод основан на полупроводниковом материале AlInGaP. Когда прямое напряжение приложено к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный цвет (длина волны) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP позволяет настраивать эту запрещенную зону для получения цветов в красном, оранжевом, янтарном и желто-зеленом спектре с высокой эффективностью. Корпус бокового свечения включает формованную пластиковую линзу, которая формирует световой поток, обеспечивая широкий угол обзора 130 градусов, подходящий для применений подсветки.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Тенденции в области SMD светодиодов для подсветки и индикаторов продолжают двигаться в сторону:

1. Повышенной эффективности (лм/Вт):Снижение энергопотребления для устройств с батарейным питанием и соответствие энергетическим нормам.

2. Улучшенной цветовой однородности и сортировки:Более жесткие допуски при сортировке для обеспечения единообразного внешнего вида дисплеев без дополнительной калибровки.

3. Миниатюризации:Еще меньших размеров корпусов (например, 0402, 0201 метрические) для все более компактной электроники.

4. Повышенной надежности и срока службы:Улучшенные материалы и конструкция корпуса для работы в более жестких условиях окружающей среды, особенно в автомобильных и промышленных применениях.

5. Интегрированных решений:Переход от простых дискретных светодиодов к модулям со встроенными драйверами, контроллерами и световодами.