Техническая спецификация LTW-S115KSDS-5A: Двухцветный SMD светодиод бокового свечения (белый и желтый)

1. Обзор продукта

LTW-S115KSDS-5A — это двухцветный поверхностно-монтируемый (SMD) светоизлучающий диод (LED), разработанный специально для применений с боковым освещением, в первую очередь в качестве источника подсветки жидкокристаллических дисплеев (ЖКД). Он объединяет два различных полупроводниковых чипа в одном корпусе стандарта EIA: чип InGaN (нитрид индия-галлия) для излучения белого света и чип AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для излучения желтого света. Такая конфигурация обеспечивает гибкие решения для освещения при минимальных габаритах. Устройство предназначено для крупносерийного производства, поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, и полностью совместимо с автоматическим оборудованием для установки компонентов и стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи.

1.1 Ключевые преимущества

• Двухцветный источник:Объединяет белый и желтый свет в одном корпусе, экономя место на плате и упрощая конструкцию для многоцветной индикации или смешанной подсветки.
• Боковое свечение:Основной световой поток направлен параллельно плоскости монтажа, что идеально подходит для краевой подсветки тонких панелей, таких как модули ЖК-дисплеев.
• Высокая яркость:Использует передовые технологии чипов InGaN и AlInGaP для обеспечения высокой силы света.
• Удобство для производства:Имеет луженые выводы для улучшенной паяемости и упакован для совместимости с автоматизированными сборочными линиями.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS об ограничении использования опасных веществ.

2. Анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Следующие пределы ни при каких условиях не должны быть превышены, так как это может привести к необратимому повреждению устройства. Параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Белый: 35 мВт; Желтый: 48 мВт. Это максимально допустимая мощность, которую светодиод может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_FP):Белый: 50 мА; Желтый: 80 мА. Это максимальный мгновенный ток, допустимый в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):Белый: 10 мА; Желтый: 20 мА. Это максимальный постоянный прямой ток для надежной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C.
• Условия пайки оплавлением:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд во время пайки оплавлением.

2.2 Электрооптические характеристики

Типичные параметры измерены при Ta=25°C и прямом токе (I_F) 5 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Белый: мин. 28 мкд, тип. N/A, макс. 112 мкд. Желтый: мин. 7.1 мкд, тип. N/A, макс. 71 мкд. Это воспринимаемая яркость светодиода, измеренная сенсором, соответствующим фотопической (дневной) чувствительности глаза человека.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (типично для обоих цветов). Это полный угол, при котором сила света падает до половины от пикового значения.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Желтый: 591 нм (типично). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности желтого чипа максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Желтый: 590 нм (типично при I_F=5мА). Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет желтого светодиода.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Желтый: 15 нм (типично). Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого желтого света.
• Координаты цветности (x, y):Белый: x=0.290, y=0.282 (типично при I_F=5мА). Эти координаты CIE 1931 определяют цветовую точку белого светодиода на диаграмме цветности.
• Прямое напряжение (V_F):Белый: мин. 2.55В, тип. 2.85В, макс. 3.15В. Желтый: мин. 1.6В, тип. 2.00В, макс. 2.40В. Это падение напряжения на светодиоде при протекании указанного прямого тока.
• Обратный ток (I_R):Белый: макс. 10 мкА; Желтый: макс. 100 мкА (при V_R=5В). Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр предназначен только для тестирования тока утечки.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым оптическим параметрам для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Код бина указан на упаковке.

3.1 Сортировка по силе света (I_V)

Светодиоды классифицируются по бинам на основе измеренной силы света при I_F= 5 мА. Допуск для каждого бина составляет ±15%.

• Бины белого чипа:N (28.0-45.0 мкд), P (45.0-71.0 мкд), Q (71.0-112.0 мкд).
• Бины желтого чипа:K (7.10-11.2 мкд), L (11.2-18.0 мкд), M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд), P (45.0-71.0 мкд).

3.2 Сортировка по оттенку (цвету)

Белые светодиоды дополнительно сортируются по их координатам цветности (x, y) на диаграмме CIE 1931. Определены четыре бина оттенка (C1, C2, D1, D2), каждый с определенными границами координат. Допуск для каждого бина оттенка составляет ±0.01 по обеим координатам x и y. Это обеспечивает однородность цвета, что критически важно для применений подсветки, где используется несколько светодиодов вместе.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены ссылки на типичные характеристические кривые (хотя они не отображены в предоставленном тексте). Эти кривые необходимы для инженеров-конструкторов.

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Показывает зависимость между прямым током (I_F) и прямым напряжением (V_F) для белого и желтого чипов. Это имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Зависимость силы света от прямого тока:Иллюстрирует, как световой поток (I_V) увеличивается с ростом тока накачки. Помогает определить оптимальную рабочую точку для баланса яркости и эффективности/срока службы.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Демонстрирует снижение светового потока при повышении температуры перехода. Это жизненно важно для управления тепловым режимом в конечном применении.
• Спектральное распределение:Для желтого светодиода эта кривая показывает относительную мощность излучения на разных длинах волн, с центром около пиковой длины волны ~591 нм.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габариты корпуса и распиновка

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Ключевые размеры включают размер корпуса и расстояние между выводами. Назначение выводов критически важно для правильной ориентации: Вывод C1 соответствует чипу InGaN (белый), а вывод C2 — чипу AlInGaP (желтый). Подробный чертеж с размерами (не показан здесь) определяет все критические размеры корпуса с типичным допуском ±0.10 мм.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка и полярность

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (дизайн контактных площадок) для печатной платы (ПП) для обеспечения надежного формирования паяного соединения и правильного выравнивания во время оплавления. В спецификации также указано рекомендуемое направление пайки относительно подачи ленты с катушки для оптимизации процесса.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Светодиод совместим с пайкой оплавлением в инфракрасной (ИК) печи. Рекомендуется определенный профиль пайки с пиковой температурой 260°C, выдерживаемой в течение 10 секунд. В спецификации подчеркивается, что профили с пиковыми температурами ниже 245°C могут быть недостаточными для надежной пайки, особенно без преимущества лужения выводов компонента. Типичный график время-температура показывает зоны предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения.

6.2 Очистка

Если необходима 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. Использование неуказанных химикатов может повредить корпус светодиода.

6.3 Хранение и обращение

• Электростатический разряд (ЭСР):Светодиод чувствителен к ЭСР. Процедуры обращения должны включать использование антистатических браслетов, перчаток и правильно заземленного оборудования.
• Чувствительность к влаге:Как поверхностно-монтируемое устройство, он чувствителен к поглощению влаги. Срок годности невскрытых влагозащищенных пакетов с осушителем составляет один год при хранении при температуре ≤ 30°C и влажности ≤ 90%. После вскрытия светодиоды должны быть использованы в течение одной недели или храниться в сухой среде (≤ 30°C / ≤ 60% влажности). Компоненты, хранящиеся вне оригинальной упаковки более недели, требуют предварительной просушки (например, при 60°C в течение 20 часов) перед пайкой, чтобы предотвратить \"вспучивание\" (popcorning) во время оплавления.

7. Упаковка и заказ

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в профилированной транспортной ленте (ширина 8 мм) с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке — 3000 штук. Минимальная упаковочная партия для остаточных заказов составляет 500 штук. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA-481.

7.2 Структура номера детали

Номер детали LTW-S115KSDS-5A содержит закодированную информацию о семействе продуктов, цвете, корпусе и, вероятно, бине производительности (хотя точная расшифровка зависит от модели).

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка ЖК-дисплеев:Основное применение — краевая подсветка для ЖК-панелей малого и среднего размера в потребительской электронике, промышленных дисплеях и автомобильных комбинациях приборов.
• Индикация состояния:Двухцветная возможность позволяет осуществлять многостатусную индикацию (например, белый для \"включено\", желтый для \"ожидание/тревога\" или оба для третьего состояния).
• Декоративное освещение:Может использоваться в компактных пространствах, где требуется боковое излучение и смешение цветов.

8.2 Рекомендации по проектированию

• Управление током:Всегда используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающий резистор, включенный последовательно со светодиодом. Прямое напряжение варьируется, поэтому управление напряжением не рекомендуется. Не превышайте максимальный постоянный прямой ток (10 мА для белого, 20 мА для желтого).
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади медного покрытия на ПП или тепловых переходных отверстий помогает поддерживать более низкую температуру перехода, что сохраняет световой поток и продлевает срок службы.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 130 градусов обеспечивает широкую диаграмму направленности. Для подсветки обычно используются световоды и рассеиватели для равномерного распределения света по области дисплея.
• Защита схемы:Рассмотрите возможность реализации защиты от обратной полярности, если существует риск неправильной установки, поскольку светодиод не предназначен для работы в обратном смещении.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с однцветными светодиодами бокового свечения, LTW-S115KSDS-5A предлагает значительную экономию места и гибкость проектирования за счет интеграции двух цветов. Использование AlInGaP для желтого цвета обеспечивает высокую эффективность и хорошую насыщенность цвета для этой длины волны. Комбинация InGaN для белого и AlInGaP для желтого в одном корпусе представляет собой решение, адаптированное для применений, требующих четких, надежных цветовых источников при минимальных габаритах, что отличает его от более простых монохроматических альтернатив или более крупных дискретных решений.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Могу ли я управлять белым и желтым чипами независимо?

Да. Два чипа имеют отдельные соединения анода/катода (выводы C1 и C2). Они должны управляться отдельными токоограничивающими цепями для независимого управления каждым цветом.

10.2 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая длина волны, на которой спектр излучения наиболее сильный. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, которое представляет воспринимаемый цвет как одну длину волны на диаграмме CIE. Для монохроматических светодиодов, таких как желтый здесь, они часто очень близки.

10.3 Почему требуется процесс просушки перед пайкой, если пакет был вскрыт?

Пластиковые корпуса SMD-компонентов могут поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса или расслоению внутренних интерфейсов — отказ, известный как \"вспучивание\" (popcorning). Просушка удаляет эту поглощенную влагу.

11. Практический пример проектирования

Рассмотрим проектирование подсветки для небольшого дисплея промышленного прибора. Конструкция требует как яркой белой подсветки для нормальной работы, так и четкого желтого индикатора для аварийных состояний. Используя LTW-S115KSDS-5A, конструктор может разместить один компонент на краю световода. Белый чип управляется током 5 мА через схему постоянного тока для основной подсветки. Желтый чип подключен к отдельной драйверной схеме, управляемой логикой сигнализации прибора. Такой подход упрощает механическую конструкцию (один компонент вместо двух), уменьшает занимаемую площадь на ПП и обеспечивает идеальное выравнивание двух источников света относительно световода.

12. Принцип работы

Излучение света в светодиодах основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Цвет (длина волны) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Чип InGaN имеет более широкую запрещенную зону, что позволяет излучать свет с более короткой длиной волны (синий), который частично преобразуется в более широкий спектр (выглядит белым) с помощью люминофорного покрытия внутри корпуса. Чип AlInGaP имеет более узкую запрещенную зону, спроектированную для непосредственного излучения фотонов в желтой/оранжевой/красной части спектра, что дает наблюдаемый чистый желтый свет.

13. Технологические тренды

Индустрия светодиодов продолжает развиваться в направлении повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения цветопередачи (особенно для белых светодиодов) и большей миниатюризации. Для применений с боковым свечением и подсветкой тренды включают еще более тонкие корпуса, более высокую плотность яркости и интеграцию более сложных многокристальных массивов (RGB, RGBW) в единые корпуса для динамического управления цветом. Кроме того, достижения в области материалов корпусов и технологии люминофоров направлены на повышение надежности, тепловых характеристик и стабильности цвета в зависимости от температуры и срока службы.