Техническая документация на двухцветный SMD светодиод LTST-C295TBKFKT-5A - Габариты корпуса - Синий 3.2В / Оранжевый 2.3В - Высота 0.55мм

1. Обзор продукта

Данный документ содержит полные технические характеристики компонента LTST-C295TBKFKT-5A — двухцветного светодиода для поверхностного монтажа. Устройство объединяет два различных светодиодных кристалла в одном сверхтонком корпусе: синий кристалл на основе InGaN и оранжевый кристалл на основе AlInGaP. Такая конструкция позволяет создавать компактные решения для индикации состояния, подсветки и многоканальной сигнализации в условиях ограниченного пространства. Продукт разработан для совместимости с автоматизированными сборочными процессами и стандартной инфракрасной пайкой оплавлением, что делает его пригодным для серийного производства.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основное преимущество данного компонента — двухцветная функциональность в сверхтонком корпусе высотой 0.55 мм. Это позволяет реализовать сложную визуальную сигнализацию (например, различные статусы, обозначаемые разными цветами) без увеличения занимаемой площади на печатной плате. Использование сверхъярких полупроводниковых материалов InGaN и AlInGaP обеспечивает высокую силу света. Устройство соответствует директиве RoHS и классифицируется как экологичный продукт. Основные целевые рынки включают потребительскую электронику, оборудование для офисной автоматизации, устройства связи и промышленные панели управления, где требуется надежная многостатусная индикация.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется эксплуатировать светодиод в условиях, выходящих за эти пределы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Синий: 76 мВт, Оранжевый: 75 мВт. Это максимально допустимая мощность, которую светодиод может рассеивать в виде тепла в режиме постоянного тока при температуре окружающей среды 25°C.
• Пиковый прямой ток (I_FP):Синий: 100 мА, Оранжевый: 80 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):Синий: 20 мА, Оранжевый: 30 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Порог электростатического разряда (ESD) (HBM):Синий: 300В, Оранжевый: 1000В. Рейтинг по модели человеческого тела (HBM) указывает на чувствительность светодиода к статическому электричеству. Синий кристалл более чувствителен, что требует более строгих мер предосторожности при обращении с ЭСР.
• Температурные диапазоны:Рабочий: от -20°C до +80°C; Хранения: от -30°C до +100°C.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что соответствует стандарту для бессвинцовых (Pb-free) процессов оплавления.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные и максимальные/минимальные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, I_F=5мА, если не указано иное).

• Сила света (I_V):Для обоих цветов минимальная сила света составляет 18.0 мкд, а максимальная — 45.0 мкд при токе 5мА. Типичное значение не указано и находится в пределах диапазона мин/макс.
• Угол обзора (2θ_1/2):Широкий типичный угол обзора 130 градусов для обоих цветов, обеспечивающий широкую диаграмму направленности, подходящую для многих применений индикации.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Синий: 468 нм (тип.), Оранжевый: 611 нм (тип.). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Синий: 470 нм (тип.), Оранжевый: 605 нм (тип.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цветовую точку на диаграмме цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Синий: 20 нм (тип.), Оранжевый: 17 нм (тип.). Этот параметр указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):Синий: 3.2В (макс. при 5мА), Оранжевый: 2.3В (макс. при 5мА). Это критический параметр для проектирования схемы, определяющий требуемое напряжение питания и значение последовательного резистора.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) для обоих цветов при V_R= 5В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр служит только для характеристики тока утечки.

3. Объяснение системы сортировки

Сила света светодиодов сортируется по группам (бинам) для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Сортировка идентична как для синих, так и для оранжевых кристаллов.

• Код бина M:Диапазон силы света от 18.0 мкд до 28.0 мкд при 5мА.
• Код бина N:Диапазон силы света от 28.0 мкд до 45.0 мкд при 5мА.
• Допуск:Каждый бин силы света имеет допуск +/-15%. Это означает, что светодиод, маркированный как бин M, может иметь измеренную силу света от 15.3 мкд до 32.2 мкд и все еще соответствовать спецификации бина M, хотя обычно значения будут сосредоточены в диапазоне 18-28 мкд.

Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды с предсказуемыми уровнями яркости. Для приложений, требующих однородного внешнего вида, критически важно указывать единый код бина.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические данные приведены в техническом описании (страницы 6-7), типичные зависимости можно описать на основе стандартной физики светодиодов и предоставленных параметров.

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

ВАХ имеет экспоненциальный характер. Для синего светодиода прямое напряжение выше (~3.2В макс.) из-за более широкой запрещенной зоны материала InGaN. Оранжевый светодиод на основе AlInGaP имеет более низкое прямое напряжение (~2.3В макс.). Напряжение будет незначительно увеличиваться с ростом температуры перехода при заданном токе.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света приблизительно пропорциональна прямому току в пределах рекомендуемого рабочего диапазона (до I_F=20/30мА). Превышение абсолютного максимального постоянного тока приведет к нелинейному насыщению и ускоренной деградации из-за чрезмерного нагрева.

4.3 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. При увеличении температуры перехода сила света, как правило, уменьшается. Прямое напряжение при заданном токе также незначительно снижается для большинства светодиодных материалов. Работа в указанном температурном диапазоне (от -20°C до +80°C) имеет решающее значение для поддержания заявленных характеристик и надежности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса и назначение выводов

Светодиод размещен в стандартном SMD-корпусе. Точный чертеж с размерами приведен в техническом описании. Ключевые особенности включают общую высоту 0.55 мм, что делает его подходящим для очень тонких применений. Назначение выводов следующее: Выводы 1 и 3 — анод/катод синего (InGaN) кристалла, а выводы 2 и 4 — анод/катод оранжевого (AlInGaP) кристалла. Конкретное назначение анода и катода для каждой пары необходимо определять по маркировке на корпусе или схеме посадочного места.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок (размеры паяльных площадок) для обеспечения правильного формирования паяного соединения, механической стабильности и теплового режима во время оплавления. Следование этой рекомендации помогает предотвратить эффект "надгробия" (подъем компонента одним концом) и обеспечивает надежное электрическое соединение.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Приведен рекомендуемый профиль инфракрасной пайки оплавлением для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают этап предварительного нагрева (150-200°C, макс. 120 секунд), пиковую температуру не выше 260°C и время выше 260°C, ограниченное максимум 10 секундами. Профиль основан на стандартах JEDEC для обеспечения целостности корпуса. Светодиод может выдержать этот процесс оплавления максимум два раза.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура паяльника не должна превышать 300°C, а время пайки на один вывод должно быть ограничено максимум 3 секундами. Ручную пайку следует выполнять только один раз.

6.3 Хранение и обращение

Меры предосторожности от ЭСР:Синий кристалл чувствителен к ЭСР (300В HBM). При обращении обязательны надлежащие антистатические меры (браслеты, заземленные рабочие места).
Чувствительность к влаге:Светодиоды в герметичных влагозащищенных пакетах с осушителем имеют срок годности один год при хранении при температуре ≤30°C и влажности ≤90% RH. После вскрытия пакета компоненты следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60% RH и использовать в течение одной недели. При более длительном хранении вне оригинального пакета перед пайкой рекомендуется прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время оплавления.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить пластиковый корпус или линзу.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются в упаковке типа "лента и катушка", совместимой с автоматическими установочными машинами.

• Размер катушки:Катушка диаметром 7 дюймов.
• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Спецификация ленты:Несущая лента шириной 8 мм. Пустые ячейки запечатаны покровной лентой. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.
• Качество:Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте — два.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:Двухцветная функциональность позволяет отображать несколько статусов (например, Синий=Ожидание, Оранжевый=Активен, Оба=Предупреждение/Неисправность).
• Подсветка клавиатур или значков:Может обеспечивать цветовую подсветку.
• Потребительская электроника:Индикаторы питания, подключения или состояния батареи в смартфонах, планшетах, маршрутизаторах и аудиооборудовании.
• Промышленные панели управления:Индикаторы состояния машины, режима работы или аварийной сигнализации.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для каждого светодиодного кристалла, чтобы ограничить прямой ток безопасным значением (≤20мА для синего, ≤30мА для оранжевого при работе на постоянном токе). Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
• Тепловой режим:Обеспечьте достаточную площадь медной разводки на печатной плате или тепловые переходные отверстия, особенно при работе, близкой к максимальному току, для рассеивания тепла и поддержания температуры перехода в допустимых пределах.
• Защита от ЭСР:Включите защитные диоды от ЭСР на сигнальных линиях, подключенных к выводам светодиода, если сборочная среда или условия конечного использования создают риск ЭСР.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает хорошую видимость вне оси. Для направленного света могут потребоваться внешние линзы или световоды.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевыми отличительными факторами данного компонента являются егодвухцветная функциональность в сверхтонком корпусе высотой 0.55 мм. По сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов, это значительно экономит площадь на печатной плате и упрощает сборку. Комбинация технологий InGaN (синий) и AlInGaP (оранжевый) обеспечивает высокий КПД и яркость для обоих цветов. Совместимость продукта со стандартными процессами SMT и бессвинцовой пайкой оплавлением делает его готовым решением для современного производства электроники.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я одновременно подавать максимальный постоянный ток на оба светодиода — синий и оранжевый?
О1: Нет. Необходимо учитывать параметры рассеиваемой мощности (76мВт синий, 75мВт оранжевый) и тепловую конструкцию корпуса. Одновременная подача полного постоянного тока на оба кристалла, вероятно, превысит общую тепловую емкость корпуса, если не предусмотрено исключительное охлаждение. Целесообразно обратиться к кривым теплового снижения мощности или использовать более низкие токи для одновременной работы.

В2: Почему рейтинг ЭСР для синего кристалла (300В) ниже, чем для оранжевого (1000В)?
О2: Это связано с внутренними свойствами материала и структурой перехода полупроводника InGaN, используемого для синего свечения. Он, как правило, более подвержен повреждениям от электростатического разряда, чем материал AlInGaP, используемый для оранжевого/красного свечения. Это требует особой осторожности при обращении с синим каналом.

В3: Как интерпретировать код бина при заказе?
О3: Указывайте "LTST-C295TBKFKT-5A" вместе с желаемым кодом бина силы света (например, "N" для более высокой яркости) для каждого цвета, если поставщик предлагает выбор бина. Для обеспечения одинаковой яркости в производственной партии критически важно указывать единый бин.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование двухстатусного индикатора питания для маршрутизатора
**Цель:** Использовать один светодиод для индикации Питания (Оранжевый) и Подключения к Интернету (Синий).
**Проект:** Светодиод размещен на передней панели маршрутизатора. Микроконтроллер (МК) имеет два вывода GPIO, каждый подключен к одному каналу светодиода через токоограничивающий резистор.
**Расчеты:** Для питания 5В:
- Резистор для оранжевого: R_{оранжевый}= (5В - 2.3В) / 0.020А = 135 Ом (используйте стандартное значение 130 Ом или 150 Ом). Мощность: P = I²R = (0.02)²*150 = 0.06Вт.
- Резистор для синего: R_синий= (5В - 3.2В) / 0.020А = 90 Ом (используйте стандартное значение 91 Ом). Мощность: P = (0.02)²*91 = 0.0364Вт.
**Работа:** МК включает оранжевый вывод для постоянного свечения при включении питания. Он включает синий вывод для мигания, когда активно подключение к интернету. Оба канала никогда не работают одновременно на полном токе непрерывно в течение длительного времени, что позволяет управлять тепловой нагрузкой.

12. Введение в технологический принцип

Данный светодиод использует две различные системы полупроводниковых материалов:
InGaN (нитрид индия-галлия):Используется для синего излучателя. Путем регулировки соотношения индия и галлия в сплаве можно настраивать ширину запрещенной зоны, что напрямую определяет длину волны излучаемого света. InGaN известен высокой эффективностью и яркостью в сине-зеленом спектре.
AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия):Используется для оранжевого излучателя. Эта система материалов обладает высокой эффективностью для получения света в желто-оранжево-красном диапазоне длин волн. Конкретный состав определяет доминирующую длину волны.
В обоих случаях свет излучается в процессе электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Цвет света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала.

13. Тенденции развития технологии

Тенденция для SMD светодиодов, подобных данному, продолжается в направлении:
Повышения эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте, конструкции кристалла и эффективности вывода света из корпуса приводят к увеличению светового потока при той же потребляемой электрической мощности.
Миниатюризации:Корпуса продолжают уменьшаться по площади и высоте (как профиль 0.55 мм здесь), что позволяет создавать более тонкие конечные продукты.
Интеграции нескольких кристаллов и RGB:Помимо двухцветных, становятся распространенными корпуса, интегрирующие красный, зеленый и синий (RGB) кристаллы или даже белый + цветные кристаллы для полноцветного программирования.
Улучшения надежности и тепловых характеристик:Достижения в материалах (например, высокотемпературные пластмассы, передовые методы крепления кристалла) повышают способность выдерживать более высокие температуры пайки оплавлением и рабочие условия.
Интеллектуальной упаковки:Некоторые светодиоды теперь включают интегральные схемы (ИС) для управления драйвером или связи (например, адресуемые RGB светодиоды), хотя данный конкретный компонент является стандартным светодиодом без встроенного драйвера.