Техническая документация на двухцветный SMD светодиод LTST-C195TGKSKT - Корпус EIA - Зеленый/Желтый - 20мА/30мА

1. Обзор продукта

LTST-C195TGKSKT — это двухцветный поверхностно-монтируемый светодиод, разработанный для современных электронных приложений, требующих компактных размеров и надежной работы. Он объединяет два различных полупроводниковых кристалла в одном стандартном корпусе EIA: кристалл InGaN (нитрид индия-галлия) для зеленого свечения и кристалл AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для желтого свечения. Такая конфигурация позволяет реализовать двухцветную индикацию или простое смешение цветов при минимальных габаритах. Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на 7-дюймовые катушки, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Конструкция соответствует директивам RoHS, гарантируя отсутствие опасных веществ, таких как свинец, ртуть и кадмий.

1.1 Ключевые преимущества

• Два цвета в одном корпусе:Объединяет зеленое и желтое свечение в одном корпусе, экономя место на плате и упрощая конструкцию для многостатусной индикации.
• Высокая яркость:Использует передовые технологии кристаллов InGaN и AlInGaP для обеспечения высокой силы света.
• Светодиод соответствует стандартному контуру SMD корпуса EIA. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.10 мм, если не указано иное. В документации приведены подробные чертежи размеров самого компонента и рекомендуемые контактные площадки для обеспечения правильной пайки и механической стабильности. Следование рекомендуемой разводке контактных площадок критически важно для получения надежного паяного соединения и правильного позиционирования во время оплавления.Стандартный корпус EIA обеспечивает механическую совместимость и надежную пайку.
• Совместимость с процессами:Подходит для стандартных процессов инфракрасного (ИК) оплавления, пайки в парах флюса и волновой пайки, включая профили для бессвинцовой (Pb-free) сборки.
• Готовность к автоматизации:Упаковка на ленте и катушке для эффективного крупносерийного производства.

2. Подробный анализ технических параметров

Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное. Понимание этих спецификаций критически важно для надежного проектирования схемы и достижения желаемых характеристик.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Зеленый: 76 мВт, Желтый: 75 мВт. Это максимальная мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_FP):Зеленый: 100 мА, Желтый: 80 мА. Применимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):Зеленый: 20 мА, Желтый: 30 мА. Рекомендуемый ток непрерывной работы.
• Снижение номинала:Зеленый: 0.25 мА/°C, Желтый: 0.4 мА/°C. Максимальный прямой ток должен линейно снижаться при температуре окружающей среды выше 25°C в соответствии с этим коэффициентом.
• Обратное напряжение (V_R):5 В для обоих цветов. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Температурный диапазон:Рабочий: от -20°C до +80°C; Хранения: от -30°C до +100°C.
• Температура пайки:Выдерживает 260°C в течение 5 секунд (ИК/Волновая) или 215°C в течение 3 минут (Пары флюса).

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры в нормальных условиях эксплуатации (I_F= 20мА).

• Сила света (I_V):Ключевой показатель яркости.
  • Зеленый: Тип. 180 мкд (Мин. 45 мкд, см. код бина).
  • Желтый: Тип. 75 мкд (Мин. 28 мкд, см. код бина).
  • Измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим фотопической чувствительности человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (тип.) для обоих цветов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения на оси, что указывает на широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны (λ_P):Зеленый: 525 нм (тип.), Желтый: 591 нм (тип.). Длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Зеленый: 530 нм (тип.), Желтый: 589 нм (тип.). Единая длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цветовую точку на диаграмме цветности МКО.
• Спектральная ширина (Δλ):Зеленый: 35 нм (тип.), Желтый: 15 нм (тип.). Ширина спектра излучения на половине максимальной мощности (FWHM). Желтые светодиоды AlInGaP обычно имеют более узкий спектр, чем зеленые InGaN.
• Прямое напряжение (V_F):
  • Зеленый: Тип. 3.30 В, Макс. 3.50 В @ 20мА. Более высокое напряжение характерно для синих/зеленых/белых светодиодов на основе InGaN.
  • Желтый: Тип. 2.00 В, Макс. 2.40 В @ 20мА. Более низкое напряжение характерно для красных/желтых/оранжевых светодиодов на основе AlInGaP.
• Обратный ток (I_R):Макс. 10 мкА @ V_R=5В для обоих цветов.
• Емкость (C):Тип. 40 пФ @ V_F=0В, f=1МГц для желтого кристалла. Для зеленого не указана.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения единообразия яркости светодиоды сортируются по бинам производительности. LTST-C195TGKSKT использует систему бинирования по силе света.

3.1 Бины светового потока

Сила света измеряется при стандартном испытательном токе 20мА. Допуск каждого бина составляет ±15%.

Бины для зеленого цвета:

• Бин P:от 45.0 мкд (Мин.) до 71.0 мкд (Макс.)
• Бин Q:от 71.0 мкд до 112.0 мкд
• Бин R:от 112.0 мкд до 180.0 мкд
• Бин S:от 180.0 мкд до 280.0 мкд

Бины для желтого цвета:

• Бин N:от 28.0 мкд до 45.0 мкд
• Бин P:от 45.0 мкд до 71.0 мкд
• Бин Q:от 71.0 мкд до 112.0 мкд
• Бин R:от 112.0 мкд до 180.0 мкд

Конструкторам следует указывать требуемый код бина при заказе, чтобы гарантировать единообразие яркости нескольких компонентов в приложении.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в документации приведены ссылки на конкретные графики (Рис.1, Рис.6), следующие тенденции являются стандартными для таких светодиодов и могут быть выведены из предоставленных данных:

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Зависимость I-V является экспоненциальной. Указанное V_Fпри 20мА задает одну рабочую точку. Более высокое V_Fзеленого светодиода требует более высокого напряжения питания по сравнению с желтым при том же токе. Ограничительный резистор необходим для правильной установки рабочей точки и предотвращения теплового разгона.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света приблизительно пропорциональна прямому току в нормальном рабочем диапазоне (до I_F). Работа выше рекомендуемого постоянного тока увеличит яркость, но также рассеиваемую мощность и температуру перехода, что может сократить срок службы и изменить цвет.

4.3 Температурная зависимость

Коэффициент снижения номинала (0.25-0.4 мА/°C) указывает, что максимально допустимый ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Кроме того, сила света большинства светодиодов уменьшается с увеличением температуры перехода. Для AlInGaP (желтый) этот эффект теплового тушения может быть более выраженным, чем для InGaN (зеленый). Для высоконадежных применений рекомендуется правильное тепловое управление на печатной плате.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Распиновка

Устройство имеет четыре вывода (1, 2, 3, 4).

• Зеленый кристалл: подключен к выводам 1 и 3.
• Желтый кристалл: подключен к выводам 2 и 4.

Такая конфигурация обычно позволяет независимо управлять каждым цветом. Линза корпуса прозрачная.

5.2 Габаритные размеры корпуса и посадочное место

The LED conforms to an EIA standard SMD package outline. All dimensions are in millimeters with a standard tolerance of ±0.10mm unless otherwise specified. The datasheet includes detailed dimensional drawings for the component itself and recommended solder pad land patterns to ensure proper soldering and mechanical stability. Following the suggested pad layout is critical for achieving a reliable solder joint and correct alignment during reflow.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профили оплавления припоя

В документации приведены два рекомендуемых профиля инфракрасного (ИК) оплавления:

1. Для стандартного процесса:Стандартный профиль, подходящий для оловянно-свинцового (SnPb) припоя.
2. Для бессвинцового процесса:Профиль, разработанный для высокотемпературных бессвинцовых припоев (например, SAC305). Этот профиль обычно имеет более высокую пиковую температуру (соответствует рейтингу 260°C в течение 5с).

Профиль включает зоны предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения. Контроль времени выше температуры ликвидуса и пиковой температуры жизненно важен для предотвращения повреждения корпуса светодиода или внутренних проводных соединений.

6.2 Очистка

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

6.3 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). При обращении необходимо использовать заземленные браслеты, антистатические перчатки и правильно заземленные рабочие места. Рекомендуются ионизаторы для нейтрализации статических зарядов.
• Чувствительность к влаге:Хотя явный рейтинг (например, MSL) не указан, в документации рекомендуется, чтобы светодиоды, извлеченные из оригинальной влагозащитной упаковки, были пропаяны методом оплавления в течение одной недели. Для более длительного хранения их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в атмосфере азота. Если хранение в распакованном виде превышает неделю, перед сборкой рекомендуется прогрев при 60°C в течение 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время оплавления.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификация на ленте и катушке

Продукт поставляется в стандартной тисненой транспортной ленте:

• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов.
• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Ширина ленты: 8mm.
• Лента запечатана верхней покровной лентой. Спецификации соответствуют стандартам ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства с токовым управлением.Самое важное правило проектирования — использовать ограничительный резистор, включенный последовательно с каждым светодиодным кристаллом.

• Рекомендуемая схема (Модель A):Каждый светодиод (или каждый цветной кристалл в двухцветном светодиоде) имеет свой собственный ограничительный резистор, подключенный к напряжению питания. Это обеспечивает равномерную яркость, компенсируя естественные вариации прямого напряжения (V_F) от одного светодиода к другому.
• Не рекомендуется (Модель B):Не рекомендуется подключать несколько светодиодов непосредственно параллельно с одним общим резистором. Небольшие различия в V_Fмогут вызвать значительный дисбаланс токов, приводящий к неравномерной яркости и потенциальному перетоку в светодиоде с наименьшим V_F.

Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз документации для консервативного проектирования, гарантирующего, что I_Fне превысит предел даже при низком V_F part.

8.2 Типовые сценарии применения

• Двухцветные индикаторы состояния:Используются в потребительской электронике, промышленных панелях управления и автомобильных приборных панелях для отображения различных состояний системы (например, питание вкл.=зеленый, ожидание=желтый, неисправность=мигание).
• Подсветка символов/иконок:Подсветка многофункциональных кнопок или дисплеев, где цвет обозначает функцию.
• Декоративное освещение:В компактных устройствах, где пространство для нескольких одноцветных светодиодов ограничено.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевым отличием этого компонента является интеграция двух химически различных полупроводниковых материалов (InGaN и AlInGaP) в одном корпусе. Это обеспечивает четкое разделение зеленого и желтого цветов, чего сложнее достичь с одним светодиодом с преобразованием люминофора. Независимое управление каждым кристаллом предлагает гибкость проектирования, недоступную в предварительно смешанных двухцветных светодиодах с общим анодом/катодом. Корпус EIA обеспечивает широкую совместимость с отраслевыми стандартами.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Можно ли одновременно запитывать зеленый и желтый кристаллы на полном номинальном токе?

Да, но необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. Если оба кристалла запитываются на максимальном постоянном токе (Зеленый 20мА @ ~3.3В = 66мВт, Желтый 30мА @ ~2.0В = 60мВт), суммарная мощность составит ~126мВт. Это превышает индивидуальные рейтинги Pd (76мВт, 75мВт) и, вероятно, общий рейтинг корпуса. Для непрерывной одновременной работы рекомендуется снижать токи, чтобы общее рассеивание оставалось в безопасных пределах, особенно при повышенной температуре окружающей среды.

10.2 Почему прямое напряжение различается для двух цветов?

Прямое напряжение является фундаментальным свойством ширины запрещенной зоны полупроводникового материала. InGaN (зеленый) имеет более широкую запрещенную зону (~2.4 эВ для 525нм), чем AlInGaP (желтый, ~2.1 эВ для 589нм). Более широкая запрещенная зона требует больше энергии для перехода электронов, что проявляется как более высокое прямое напряжение при том же токе.

10.3 Как интерпретировать код бина в номере детали?

Код бина для силы света не встроен в базовый номер детали LTST-C195TGKSKT. Конкретный бин силы света (например, R для зеленого, Q для желтого) обычно указывается на этикетке катушки или в документации заказа. Вы должны проконсультироваться с поставщиком, чтобы указать и подтвердить желаемый бин для вашего заказа.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование двухстатусного индикатора для устройства с питанием от USB 5В. Зеленый означает "Активно", желтый — "Зарядка".

Этапы проектирования:

1. Выбор рабочего тока:Выберите I_F= 20мА для обоих цветов для хорошей яркости и долговечности.
2. Расчет ограничительных резисторов:
   • Для Зеленого (используйте макс. V_F= 3.5В): R_{зеленый}= (5В - 3.5В) / 0.020А = 75Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 75Ом или 82Ом).
   • Для Желтого (используйте макс. V_F= 2.4В): R_желтый= (5В - 2.4В) / 0.020А = 130Ом. Используйте 130Ом или 120Ом.
3. Мощность резисторов:P = I²R. P_{зеленый}= (0.02^2)*75 = 0.03Вт. Стандартный резистор 1/10Вт (0.1Вт) достаточен.
4. Управление от микроконтроллера:Подключите катодные выводы (через резисторы) к выводам GPIO микроконтроллера, сконфигурированным как открытый сток/исток. Установка вывода в LOW включает светодиод. Убедитесь, что GPIO МК может принимать/отдавать ток 20мА.
5. Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемым размерам контактных площадок из документации. Обеспечьте достаточный зазор между площадками. Разместите светодиод вдали от основных источников тепла.

12. Принцип работы

Излучение света в светодиоде основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Материалы InGaN используются для более коротких длин волн (синий, зеленый), а материалы AlInGaP — для более длинных (красный, оранжевый, желтый). Прозрачная эпоксидная линза герметизирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует световой пучок.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, подобных этому, движется трендами миниатюризации, повышения эффективности и большей интеграции. Будущие направления могут включать:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и дизайне кристаллов приводят к более высокой световой отдаче (больше света на ватт).
• Настройка цвета:Достижения в технологии люминофоров и многокристальных конструкциях позволяют достичь более точных и стабильных цветовых точек, включая настраиваемый белый свет.
• Улучшенное тепловое управление:Новые материалы и структуры корпусов для лучшего рассеивания тепла, что позволяет использовать более высокие токи и сохранять производительность при высоких температурах.
• Интеллектуальная интеграция:Потенциал интеграции управляющих ИС (для постоянного тока, смешения цветов или адресации) непосредственно со светодиодным корпусом в модулях типа "система в корпусе" (SiP).