Техническая документация LTST-C155KGJRKT - Двухцветный SMD светодиод - Габариты корпуса - Зеленый/Красный - 20мА

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики двухцветного SMD (Surface-Mount Device) светодиода. Компонент объединяет два различных полупроводниковых кристалла на основе AlInGaP в одном корпусе, что позволяет излучать как зеленый, так и красный свет. Эта конструкция оптимизирована для применений, требующих компактной двухцветной индикации или отображения статуса при минимальных габаритах. Устройство соответствует директивам RoHS и классифицируется как экологичный продукт.

Светодиод поставляется в стандартной для отрасли упаковке, а именно на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов. Этот формат обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, широко используемым в современном электронном производстве. Корпус также рассчитан на стандартные процессы пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи или паровом фазе, что облегчает его интеграцию в сборки печатных плат (ПП).

2. Детальный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для надежной работы эти пределы никогда не должны превышаться, даже кратковременно.

• Рассеиваемая мощность (P_D):75 мВт на кристалл (зеленый и красный). Этот параметр ограничивает общую электрическую мощность, которая может преобразовываться в тепло внутри кристалла светодиода. Превышение этого значения грозит тепловым разгоном и деградацией полупроводникового материала.
• Пиковый прямой ток (I_FP):80 мА, указан при скважности 1/10 и длительности импульса 0,1 мс. Этот параметр предназначен только для импульсного режима работы и позволяет кратковременно достигать высокой яркости, например, в стробоскопических или сигнальных приложениях.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это максимальный ток в установившемся режиме, рекомендуемый для непрерывной работы. Это основной параметр для проектирования цепи управления светодиодом.
• Снижение номинального тока:Линейное снижение на 0,4 мА/°C от 25°C. При увеличении температуры окружающей среды (T_a) максимально допустимый постоянный ток должен быть пропорционально уменьшен, чтобы не превысить предельную температуру перехода.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного смещения, превышающего это значение, может вызвать пробой и катастрофический отказ кристалла светодиода.
• Рабочая и температура хранения:от -55°C до +85°C. Устройство может храниться и работать в этом полном промышленном температурном диапазоне.
• Допустимая температура пайки:Корпус выдерживает волновую или ИК-пайку при 260°C в течение 5 секунд или пайку в паровой фазе при 215°C в течение 3 минут, что подтверждает его пригодность для бессвинцовых (Pb-free) процессов сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при стандартных условиях испытаний (T_a=25°C, I_F=20мА) и определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (I_V):Зеленый кристалл имеет типичную силу света 35,0 мкд (милликандела), в то время как красный кристалл обычно ярче — 45,0 мкд, минимальное значение для обоих — 18,0 мкд. Сила света измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (CIE).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (типичное значение). Этот широкий угол обзора, определяемый как полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения, делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкой видимости.
• Пиковая длина волны (λ_P):Зеленый: 574 нм (тип.), Красный: 639 нм (тип.). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Зеленый: 571 нм (тип.), Красный: 631 нм (тип.). Рассчитывается на основе диаграммы цветности CIE; это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет света.
• Спектральная ширина (Δλ):Зеленый: 15 нм (тип.), Красный: 20 нм (тип.). Это указывает на спектральную чистоту излучаемого света; более узкая ширина указывает на более насыщенный цвет.
• Прямое напряжение (V_F):2,0 В (тип.), 2,4 В (макс.) для обоих цветов при 20мА. Это критически важный параметр для проектирования цепи ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В, что указывает на хорошие диодные характеристики с минимальной утечкой.
• Емкость (C):40 пФ (тип.) при смещении 0В и частоте 1 МГц. Такая низкая емкость полезна для высокочастотного переключения или мультиплексирования.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются по группам производительности для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к силе света или цвету.

3.1 Сортировка по силе света

Как зеленые, так и красные кристаллы сортируются одинаково по силе света при 20мА. Коды групп (M, N, P, Q) представляют возрастающие диапазоны минимальной и максимальной силы света. Например, группа 'M' охватывает от 18,0 до 28,0 мкд, а группа 'Q' — от 71,0 до 112,0 мкд. В пределах каждой группы применяется допуск ±15% для учета погрешностей измерений и производственных вариаций.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (только зеленый)

Зеленые светодиоды дополнительно сортируются по доминирующей длине волны для контроля цветовой однородности. Определены три группы: 'C' (567,5-570,5 нм), 'D' (570,5-573,5 нм) и 'E' (573,5-576,5 нм). Для каждой группы поддерживается жесткий допуск ±1 нм, что обеспечивает равномерный зеленый оттенок у устройств из одной группы.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.1, Рис.6), их типичная интерпретация имеет решающее значение для проектирования.

• Вольт-амперная характеристика:Прямое напряжение (V_F) имеет логарифмическую зависимость от прямого тока (I_F). Небольшое увеличение V_Fприводит к большому увеличению I_F, поэтому для стабильного светового потока необходим источник постоянного тока.
• Зависимость силы света от тока:В нормальном рабочем диапазоне (до номинального постоянного тока) сила света примерно пропорциональна прямому току. Однако при очень высоких токах эффективность может снижаться из-за повышенного нагрева.
• Температурные характеристики:Сила света обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Прямое напряжение также имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть V_Fнезначительно снижается при повышении температуры. Коэффициент снижения 0,4 мА/°C применяется для управления тепловыми эффектами.
• Спектральное распределение:Спектр излучения светодиодов AlInGaP относительно узкий и имеет гауссову форму с центром вокруг пиковой длины волны. Доминирующая длина волны рассчитывается на основе этого спектра и функций согласования цветов CIE.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Устройство и назначение выводов

Светодиод имеет прозрачную линзу. Внутренний двухцветный кристалл имеет определенное назначение выводов: выводы 1 и 3 подключены к зеленому кристаллу AlInGaP, а выводы 2 и 4 — к красному кристаллу AlInGaP. Такая конфигурация позволяет независимо управлять каждым цветом.

5.2 Габариты корпуса и ленты/катушки

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0,10 мм, если не указано иное. Компонент упакован на 8-миллиметровой рельефной несущей ленте, которая намотана на катушки диаметром 7 дюймов (примерно 178 мм). Включены подробные механические чертежи контура устройства, рекомендуемого рисунка контактных площадок на ПП и размеров ленты/катушки для руководства при проектировании ПП и настройке сборки.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Рекомендуемые профили оплавления

Предоставлены два рекомендуемых профиля пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи: один для стандартного процесса с оловянно-свинцовым припоем и один для бессвинцового процесса. Бессвинцовый профиль специально откалиброван для использования с паяльной пастой SnAgCu (олово-серебро-медь). Ключевые параметры включают контролируемый нагрев, определенное время выше температуры ликвидуса, пиковую температуру (обычно макс. 240-260°C) и контролируемую скорость охлаждения для минимизации термических напряжений на компоненте.

6.2 Хранение и обращение

Светодиоды следует хранить в среде с температурой не выше 30°C и относительной влажностью не более 70%. Компоненты, извлеченные из оригинальной влагозащитной упаковки, должны быть пропаяны оплавлением в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинальной упаковки их необходимо хранить в герметичном контейнере с осушителем или в атмосфере азота. Если хранение превышает неделю, перед пайкой рекомендуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время оплавления.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные спиртовые растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт. Светодиоды следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Использование неуказанных или агрессивных химических очистителей может повредить пластиковую линзу и материал корпуса.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 3000 штук на 7-дюймовой катушке. Минимальный объем заказа для остаточных количеств составляет 500 штук. Система ленты и катушки соответствует спецификациям ANSI/EIA-481-1-A. Ключевые характеристики ленты включают: пустые ячейки для компонентов запечатаны покровной лентой, и, согласно стандарту, допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов ("missing lamps") на катушке.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые сценарии применения

Этот двухцветный светодиод идеально подходит для индикации состояния и статуса в условиях ограниченного пространства, когда необходимо передать несколько состояний. Примеры: индикаторы питания/статуса на потребительской электронике (например, зарядка/ожидание), двухцветные сигнальные лампы на панелях промышленного управления, индикаторы состояния на сетевом оборудовании, а также подсветка мембранных переключателей или значков, требующих двух цветов.

8.2 Соображения по проектированию и метод управления

Важно:Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости, особенно при параллельном подключении нескольких светодиодов, последовательный токоограничивающий резистор должен использоваться длякаждогосветодиода или каждого цветового канала. Рекомендуемая схема (Схема A) показывает резистор, включенный последовательно со светодиодом. Избегайте прямого параллельного подключения нескольких светодиодов без индивидуальных резисторов (Схема B), так как небольшие различия в их характеристиках прямого напряжения (V_F) приведут к значительным различиям в распределении тока и, как следствие, яркости.

Ток управления должен быть установлен на основе требуемой яркости и абсолютных максимальных параметров с учетом необходимого снижения номинала при повышенных температурах окружающей среды.

8.3 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду. Для предотвращения повреждения ESD при обращении и сборке:

• Персонал должен носить заземляющие браслеты или антистатические перчатки.
• Все оборудование, рабочие столы и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены.
• Для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе, можно использовать ионизатор.

9. Техническое сравнение и отличия

Основная отличительная особенность этого компонента — интеграция двух высокопроизводительных кристаллов AlInGaP (зеленый и красный) в одном компактном SMD-корпусе. Технология AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность для красного и янтарного цветов по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP. Сочетание широкого угла обзора 130 градусов и независимого управления выводами для каждого цвета обеспечивает гибкость проектирования, недоступную для одноцветных светодиодов или предварительно смешанных двухцветных светодиодов с общим анодом/катодом. Его совместимость с автоматизированной сборкой и бессвинцовыми процессами оплавления делает его современным, технологичным решением.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно питать зеленый и красный светодиоды на полных 30 мА каждый?

А: Нет. Абсолютный максимальный параметр для общей рассеиваемой мощности составляет 75 мВт на кристалл. Питание обоих при 30 мА с типичным V_F2,0В дает 60 мВт на кристалл (P=I*V), что находится в пределах нормы. Однако, если V_Fнаходится на своем максимуме 2,4В, мощность становится 72 мВт, что очень близко к пределу. Для надежной долгосрочной работы, особенно при повышенных температурах окружающей среды, рекомендуется снижать ток при непрерывной работе обоих цветов.

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

А: Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, основанное на том, как человеческий глаз воспринимает цвет этого спектра. Для монохроматического источника они идентичны. Для светодиодов с некоторой спектральной шириной λ_d— это единственная длина волны, которая казалась бы имеющей тот же цвет. λ_dболее актуальна для спецификации цвета в приложениях отображения.

В: Как выбрать правильное значение токоограничивающего резистора?

А: Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_{F_светодиода}) / I_{F_целевой}. Используйте максимальное V_Fиз технического описания (2,4В) для консервативного проектирования, гарантирующего, что ток никогда не превысит целевое значение даже при разбросе параметров между экземплярами. Например, при питании 5В и целевом токе I_F20мА: R = (5В - 2,4В) / 0,020А = 130 Ом. Можно использовать ближайшее стандартное значение (например, 120 или 150 Ом), пересчитав фактический ток.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Двухстатусный индикатор для портативного устройства

Разработчик создает компактный ручной измеритель. Требуется один индикатор для отображения трех состояний: Выключено, Измерение (Зеленый), Ошибка/Низкий заряд батареи (Красный). Использование LTST-C155KGJRKT экономит место на плате по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов.

Реализация:Микроконтроллер (МК) имеет два вывода GPIO, настроенных как выходы с открытым стоком. Каждый вывод подключен к катоду одного цвета через токоограничивающий резистор (рассчитанный, как указано выше). Аноды обоих цветов светодиода подключены к шине питания 3,3В системы. Для включения зеленого цвета МК переводит вывод Green GPIO в низкий уровень. Для включения красного — переводит вывод Red GPIO в низкий уровень. Чтобы выключить светодиод, оба вывода GPIO устанавливаются в состояние высокого импеданса. Эта схема обеспечивает независимое управление с минимальным количеством компонентов.

Соображение:Разработчик должен убедиться, что выводы GPIO МК могут принимать требуемый ток светодиода (например, 20мА). Если нет, можно добавить простой транзисторный ключ. Широкий угол обзора гарантирует видимость индикатора под разными углами при удержании устройства.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области, высвобождая энергию в виде фотонов. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. В данном устройстве для обоих кристаллов используется AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) — материал, известный высокой эффективностью в красной, оранжевой, янтарной и зеленой областях спектра. "Прозрачная" линза не является рассеивающей, что позволяет излучаться собственному, высоконаправленному световому пучку кристалла, обеспечивая указанный широкий угол обзора.

13. Тенденции развития

Тенденция в области индикаторных светодиодов продолжается в направлении повышения эффективности (больше светового потока на единицу электрической мощности), уменьшения размеров корпусов для более плотной компоновки ПП и улучшения цветовой однородности за счет более жесткой сортировки. Также растет интеграция нескольких кристаллов (RGB, двухцветных) в единые корпуса для реализации многоцветных и цветосмешивающих возможностей в компактном форм-факторе. Кроме того, совместимость со все более строгими экологическими нормами (RoHS, REACH) и высокотемпературными бессвинцовыми процессами сборки остается фундаментальным требованием. Разработка новых полупроводниковых материалов и люминофоров продолжает расширять цветовой охват и эффективность светодиодов во всем видимом спектре.