LTST-C295TGKSKT Двухцветный SMD светодиод - Техническая спецификация - Высота 0.55мм - Зеленый/Желтый - 20мА/30мА

1. Обзор изделия

Настоящий документ содержит полные технические характеристики LTST-C295TGKSKT — двухцветного светоизлучающего диода (LED) для поверхностного монтажа (SMD). Данный компонент предназначен для применений, требующих компактных индикаторов высокой яркости двух различных цветов в одном корпусе. Его ключевой отличительной особенностью является исключительно малая высота, что делает его подходящим для современных электронных конструкций с ограниченным пространством.

Светодиод объединяет два независимых полупроводниковых кристалла в одном стандартном корпусе, совместимом с EIA: кристалл из нитрида индия-галлия (InGaN) для зеленого свечения и кристалл из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для желтого свечения. Такая двухкристальная архитектура позволяет независимо управлять каждым цветом, обеспечивая индикацию состояния, двухцветную сигнализацию или простое смешение цветов в зависимости от конфигурации схемы управления. Устройство поставляется на стандартной 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что облегчает высокоскоростные автоматизированные процессы сборки, характерные для серийного производства электроники.

2. Глубокое объективное толкование технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или около них не гарантируется и должна быть исключена при проектировании схемы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт для зеленого кристалла, 75 мВт для желтого кристалла. Этот параметр в сочетании с тепловым сопротивлением корпуса и печатной платы определяет максимально допустимый постоянный прямой ток для предотвращения превышения предельной температуры перехода.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА для зеленого, 80 мА для желтого. Указано для скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Это означает, что светодиод может выдерживать короткие импульсы высокого тока, что полезно для мультиплексированного управления или приложений с импульсной яркостью, но не для работы на постоянном токе.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА для зеленого, 30 мА для желтого. Это рекомендуемый максимальный постоянный ток для надежной долговременной работы в нормальных условиях.
• Температурные диапазоны:Рабочий: от -20°C до +80°C; Хранения: от -30°C до +100°C. Рабочий диапазон типичен для светодиодов коммерческого класса. Конструкторы должны гарантировать, что температура окружающей среды и саморазогрев не приведут к превышению максимально допустимой температуры перехода светодиода.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд. Это критически важно для процессов бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением и должно строго соблюдаться при сборке печатных плат.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C в указанных условиях испытаний. Они необходимы для проектирования схемы и интеграции в оптическую систему.

• Сила света (I_V):Измеряется в милликанделах (мкд) при I_F=20мА. Диапазон для зеленого кристалла: от 45.0 мкд (мин.) до 280.0 мкд (макс.). Для желтого кристалла: от 28.0 мкд (мин.) до 450.0 мкд (макс.). Широкий диапазон регулируется системой бинирования (подробно в разделе 3). При испытаниях используется фильтр, аппроксимирующий кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 130 градусов для обоих цветов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины от осевого значения. Угол 130 градусов указывает на очень широкую диаграмму направленности, что подходит для применений, где светодиод должен быть виден под широким углом.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Обычно 525 нм для зеленого и 588 нм для желтого. Это длина волны в точке максимума спектра излучаемого света.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Обычно 525.0 нм для зеленого и 587.0 нм для желтого. Определяется по диаграмме цветности CIE и представляет собой единственную длину волны, воспринимаемую человеческим глазом как определяющую цвет. Это более релевантный с точки зрения восприятия параметр, чем пиковая длина волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Обычно 35 нм для зеленого и 20 нм для желтого. Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Желтые светодиоды AlInGaP обычно имеют более узкий спектр, чем зеленые InGaN.
• Прямое напряжение (V_F):Максимум 3.50В для зеленого и 2.40В для желтого при I_F=20мА. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока. Более высокое V_Fзеленого кристалла характерно для технологии InGaN.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА для обоих при V_R=5В.Критическое примечание:Устройство не предназначено для работы в обратном направлении. Приложение обратного смещения свыше 5В может вызвать мгновенное повреждение. Настоятельно рекомендуется предусмотреть защиту от обратного напряжения или неправильной полярности подключения в схеме.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения стабильности цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам производительности. Для LTST-C295TGKSKT используется система бинирования по силе света для каждого цвета.

3.1 Бины интенсивности зеленого цвета

Бины определяются буквенным кодом (P, Q, R, S) с минимальным и максимальным значениями силы света в мкд при 20мА. Каждый бин имеет допуск +/-15%. Например, бин 'P' охватывает от 45.0 до 71.0 мкд. Конструкторам следует указывать требуемый код бина при заказе, чтобы гарантировать единообразие яркости нескольких компонентов в сборке.

3.2 Бины интенсивности желтого цвета

Для желтого кристалла используется более обширный диапазон бинирования с кодами N, P, Q, R, S, T, охватывающий интенсивности от 28.0 мкд (мин. бина N) до 450.0 мкд (макс. бина T), также с допуском +/-15% на бин. Более широкий диапазон обусловлен более высоким потенциалом яркости материала AlInGaP.

4. Анализ кривых производительности

Хотя в спецификации приведены ссылки на графические данные (например, Рис.1, Рис.6), предоставленные числовые данные позволяют проанализировать ключевые зависимости.

• Вольт-амперная характеристика:Прямое напряжение (V_F) указано для одного тестового тока (20мА). На практике V_Fимеет логарифмическую зависимость от I_Fи также зависит от температуры. Управление светодиодом от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, необходимо для стабильного светового потока.
• Температурные характеристики:Сила света светодиодов обычно снижается с ростом температуры перехода. Указанные параметры приведены для температуры окружающей среды 25°C. В условиях высокой температуры или при высоких токах управления следует ожидать снижения выходной мощности. Максимальная рабочая температура 80°C задает верхний предел для надежной работы.
• Спектральное распределение:Типичные пиковая и доминирующая длины волн вместе с полушириной спектра определяют цветовую точку. Зеленое излучение (525нм, 35нм FWHM) будет восприниматься как чистый зеленый, а желтое излучение (587нм, 20нм FWHM) — как насыщенный желтый, отличный от янтарного (~590нм) или чистого зеленого.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габариты корпуса и полярность

Устройство соответствует стандартному посадочному месту корпуса SMD EIA. Ключевая механическая особенность — высота всего 0.55 мм, описываемая как "сверхтонкая". Назначение выводов четко определено: выводы 1 и 3 — анод/катод зеленого, выводы 2 и 4 — анод/катод желтого. Точная внутренняя конфигурация (общий анод или общий катод) в предоставленном тексте явно не указана и должна быть проверена по подробному чертежу корпуса. Правильное определение полярности критически важно для предотвращения повреждения при установке.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок для пайки

В спецификации приведены рекомендации по размерам контактных площадок на печатной плате. Следование этим рекомендациям обеспечивает надежное паяное соединение, правильный теплоотвод и предотвращает такие проблемы, как "эффект надгробия" при оплавлении. Конструкция площадки также влияет на конечный угол обзора и механическую стабильность установленного компонента.

5.3 Упаковка в ленту и на катушку

Светодиоды поставляются на 8-мм перфорированной транспортной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). В каждой катушке 4000 штук. Данная упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481, обеспечивая совместимость с автоматическим оборудованием для поверхностного монтажа (SMT). Лента имеет карманы, запечатанные верхней покровной лентой. В спецификациях указано, что допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов, а минимальное количество упаковки для остаточных заказов составляет 500 штук.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления при пайке оплавлением

Предложен рекомендуемый профиль инфракрасного (IR) оплавления для бессвинцовых процессов сборки. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева (150-200°C), конкретное время выше температуры ликвидуса и пиковую температуру не выше 260°C в течение максимум 10 секунд. Этот профиль основан на стандартах JEDEC и предназначен как общая цель. Фактический профиль должен быть охарактеризован для конкретной конструкции печатной платы, припоя и печи, используемых в производстве.

6.2 Примечания по ручной пайке

Если необходима ручная пайка, ее следует выполнять при температуре жала паяльника не выше 300°C, а время пайки должно быть ограничено максимум 3 секундами для одной операции. Чрезмерный нагрев или длительный контакт могут повредить корпус светодиода или внутренние проводящие соединения.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. В спецификации рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных или агрессивных химических очистителей может повредить пластиковую линзу или материал корпуса, что приведет к снижению светового потока или преждевременному выходу из строя.

6.4 Условия хранения

Правильное хранение жизненно важно для сохранения паяемости. Не вскрытые влагозащищенные пакеты с осушителем должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤90%, срок годности — один год. После вскрытия оригинальной упаковки компоненты следует хранить при ≤30°C и ≤60% влажности. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение одной недели после вскрытия. Для более длительного хранения вне оригинального пакета компоненты следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе. Компоненты, хранившиеся более недели в неидеальных условиях, перед сборкой следует прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") при оплавлении.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот двухцветный светодиод идеально подходит для индикации состояния и сигнализации, где пространство ограничено, а необходимо передавать несколько состояний. Примеры включают:

• Портативная потребительская электроника:Индикация питания/зарядки (зеленый=заряжен, желтый=зарядка), индикаторы подключения (Bluetooth/Wi-Fi) или индикаторы режима на смартфонах, планшетах, носимых устройствах и беспроводных наушниках, где преимущество дает сверхтонкий профиль.
• Панели промышленного управления:Индикаторы состояния станков (зеленый=работа, желтый=ожидание/неисправность), индикаторы уровня или подтверждающие световые сигналы на человеко-машинных интерфейсах (HMI).
• Автомобильное внутреннее освещение:Подсветка кнопок или переключателей на приборной панели, фоновое освещение или некритичные индикаторы состояния (где потребуются соответствующие автомобильные квалификации).
• Устройства IoT и умные домашние гаджеты:Индикация состояния сети, активности датчиков или предупреждения о низком заряде батареи.

7.2 Соображения при проектировании

• Управление током:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или специализированную микросхему драйвера светодиодов с постоянным током. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, используя максимальное V_Fиз спецификации, чтобы гарантировать, что I_Fне превысит предел. Помните, что V_Fразлично для каждого цвета.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медной разводки на плате или тепловые переходные отверстия, особенно при работе, близкой к максимальному току, или в условиях высокой температуры окружающей среды, чтобы поддерживать температуру перехода в допустимых пределах.
• Защита от ЭСР:В спецификации содержится предупреждение относительно электростатического разряда (ЭСР). Эти устройства чувствительны. Внедрите процедуры безопасного обращения с ЭСР (браслеты, заземленные рабочие места) во время сборки и рассмотрите возможность добавления диодов подавления переходных напряжений (TVS) или резисторов на чувствительных линиях в конечном применении, если возможно воздействие ЭСР.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 130 градусов обеспечивает широкую видимость. Для применений, требующих более сфокусированного луча, могут потребоваться внешние линзы или световоды. "Прозрачная" линза обеспечивает минимальное искажение цвета.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTST-C295TGKSKT заключается в комбинации следующих особенностей:

• Сверхтонкий профиль (0.55мм):Это значительное преимущество по сравнению со многими стандартными SMD светодиодами (которые часто имеют высоту 0.6мм, 0.8мм или больше), позволяющее использовать его в самых тонких современных электронных устройствах.
• Два цвета в одном корпусе:Это экономит место на печатной плате и упрощает сборку по сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов для выполнения аналогичной функции.
• Технология кристаллов:Использование InGaN для зеленого и AlInGaP для желтого представляет собой современные высокоэффективные полупроводниковые материалы, обеспечивающие хорошую яркость и насыщенность цвета.
• Соответствие стандартам:Соответствие ROHS и статус "зеленого продукта" гарантируют соблюдение глобальных экологических норм.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно питать и зеленый, и желтый светодиоды на их полном постоянном токе?

А: Не обязательно. В абсолютных максимальных значениях указана рассеиваемая мощность на кристалл (76мВт зеленый, 75мВт желтый). Одновременная работа при 20мА (зеленый) и 30мА (желтый) приведет к потребляемой мощности примерно ~70мВт (3.5В*20мА) и ~72мВт (2.4В*30мА) соответственно, что близко к индивидуальным пределам. Общее выделяемое тепло должно контролироваться. Рекомендуется провести тепловые расчеты или немного снизить токи для одновременной работы на полной яркости.

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

А: Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая длина волны точки максимальной интенсивности в спектральном выходе. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение из колориметрии, представляющее единственную длину волны чистого монохроматического света, который выглядел бы для стандартного наблюдателя того же цвета, что и светодиод. λ_dчасто более полезна для подбора цвета при проектировании.

В: Как интерпретировать код бина при заказе?

А: Код бина (например, 'S' для зеленого, 'T' для желтого) гарантирует, что сила света будет находиться в указанном минимальном/максимальном диапазоне для этого кода с допуском +/-15%. Для единообразного внешнего вида изделия критически важно указывать один код бина для всех компонентов в производственной партии. Если не указано, вы можете получить светодиоды из любого бина в общем диапазоне продукта.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора низкого заряда батареи для портативного устройства с питанием от стабилизатора 3.3В. Индикатор должен гореть зеленым, когда напряжение батареи выше 3.6В, и желтым, когда оно падает ниже 3.5В.

Реализация:Микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) отслеживает напряжение батареи. Два вывода GPIO используются для управления светодиодом. Схема будет сконфигурирована на основе внутренней распиновки (например, если общий катод, выводы катодов будут заземлены, а микроконтроллер будет стекать ток для включения каждого анода через токоограничивающий резистор). Номиналы резисторов рассчитываются отдельно: R_{зеленый}= (3.3В - 3.5В) / 0.020А = ~ -10Ом (недопустимо). Это показывает проблему: V_Fзеленого (макс. 3.5В) слишком близко к напряжению питания (3.3В) или превышает его.

Решение:1) Использовать меньший ток (например, 10мА) для зеленого светодиода, что снизит его V_F. 2) Использовать повышающий преобразователь (charge pump или boost converter) для генерации немного более высокого напряжения (например, 4.0В) для питания светодиодов. 3) Использовать другой светодиод с более низким V_Fдля зеленого цвета. Этот случай подчеркивает важность проверки V_Fотносительно доступного напряжения питания на ранних этапах проектирования.

11. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые p-n переходные устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия. В традиционных полупроводниках, таких как кремний, эта энергия в основном тепловая. В полупроводниках с прямой запрещенной зоной, таких как InGaN и AlInGaP, значительная часть этой энергии высвобождается в виде фотонов (света). Длина волны (цвет) излучаемого света определяется энергией запрещенной зоны (E_g) полупроводникового материала согласно уравнению λ = hc/E_g. Материалы InGaN используются для более коротких длин волн (синий, зеленый), а материалы AlInGaP — для более длинных (желтый, оранжевый, красный). Двухцветный светодиодный корпус просто содержит два таких независимых полупроводниковых кристалла с разными запрещенными зонами.

12. Технологические тренды

Разработка светодиодов, подобных LTST-C295TGKSKT, следует нескольким ключевым отраслевым трендам:

• Миниатюризация:Постоянное уменьшение размеров и высоты корпуса для создания более тонких и компактных конечных продуктов, как видно на примере профиля 0.55 мм.
• Повышенная интеграция:Объединение нескольких функций (например, двух цветов) в один корпус для экономии места на плате и упрощения сборки.
• Эффективность материалов:Постоянное совершенствование эпитаксиального роста материалов InGaN и AlInGaP приводит к повышению внутренней квантовой эффективности, что позволяет достичь большей яркости при меньших токах или снизить энергопотребление при том же световом потоке.
• Передовая упаковка:Улучшение материалов и процессов упаковки повышает тепловые характеристики, позволяя использовать более высокие токи управления в меньших корпусах, и улучшает надежность в жестких условиях окружающей среды.
• Совместимость с автоматизацией:Принципы проектирования для производства (DFM) обеспечивают идеальную приспособленность компонентов для высокоскоростных, прецизионных автоматизированных сборочных линий, с такими особенностями, как стандартизированная упаковка в ленту и на катушку.