Техническая документация на двухцветный SMD светодиод LTST-C195KGJSKT - Корпус 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 2.0-2.4В - Мощность 75мВт - Зеленый и Желтый

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики двухцветного SMD (Surface-Mount Device) светодиода LTST-C195KGJSKT. Данный компонент объединяет два различных светоизлучающих кристалла в одном компактном корпусе, предназначенном для автоматизированных процессов сборки. Он разработан для применений, где критически важны экономия пространства и надежная, хорошо заметная индикация состояния или подсветка.

1.1 Ключевые преимущества

Основные преимущества данного светодиода обусловлены его конструкцией и технологией материалов. Использование сверхъяркого полупроводникового материала AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для обоих кристаллов обеспечивает высокую световую отдачу и отличную чистоту цвета. Возможность размещения двух цветов в одном корпусе экономит ценное место на печатной плате по сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов. Совместимость с процессами пайки оплавлением в инфракрасном диапазоне соответствует требованиям современных высокопроизводительных производственных линий, гарантируя надежное и стабильное крепление к платам.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод подходит для широкого спектра электронного оборудования. Его миниатюрные размеры и надежность делают его идеальным для портативных и компактных устройств. Ключевые области применения включают:

• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния на маршрутизаторах, модемах и трубках.
• Компьютерная периферия:Подсветка клавиатуры и индикаторы состояния на ноутбуках, нетбуках и внешних накопителях.
• Потребительская электроника:Индикаторные лампы на бытовой технике, аудио/видео оборудовании и игровых устройствах.
• Промышленные системы управления:Панельные индикаторы на станках и системах управления.
• Микродисплеи и вывески:Слабая подсветка символов или небольших информационных дисплеев.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

Рабочие характеристики светодиода определяются набором электрических, оптических и тепловых параметров, измеренных в стандартных условиях (Ta=25°C). Понимание этих параметров критически важно для правильного проектирования схемы и применения.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт на кристалл. Превышение может привести к перегреву и ускоренной деградации.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА непрерывно. Стандартным испытательным и рабочим условием является 20 мА.
• Пиковый прямой ток:80 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для обработки кратковременных всплесков.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение более высокого обратного напряжения может вызвать пробой p-n перехода.
• Рабочая и температура хранения:от -30°C до +85°C и от -40°C до +85°C соответственно, определяя температурные пределы для функционирования и нерабочего хранения.
• Температура пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, совместим с профилями бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные значения параметров в нормальных рабочих условиях (IF=20мА).

• Сила света (Iv):Ключевой показатель яркости. Для зеленого кристалла типичное значение составляет 35.0 мкд (милликандела), минимальное - 18.0 мкд. Желтый кристалл ярче: типичное значение 75.0 мкд, минимальное - 28.0 мкд. Эта разница обусловлена свойствами полупроводниковых материалов и чувствительностью человеческого глаза.
• Прямое напряжение (VF):Обычно 2.0 В, максимум 2.4 В при 20мА. Этот параметр критически важен для расчета токоограничивающего резистора, включенного последовательно со светодиодом. Более высокое VF требует меньшего сопротивления резистора для достижения того же тока, что влияет на рассеиваемую на резисторе мощность.
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Такой широкий угол обзора означает, что светодиод излучает свет в широком конусе, что делает его подходящим для применений, где индикатор должен быть виден под разными углами, а не только фронтально.
• Пиковая длина волны (λP) и доминирующая длина волны (λd):Зеленый кристалл имеет типичный пик на 574 нм и доминирующую длину волны 571 нм. Желтый кристалл имеет пик на 591 нм с доминирующей длиной волны 589 нм. Доминирующая длина волны - это та единственная длина волны, которую воспринимает человеческий глаз, и она используется для сортировки по цвету.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15.0 нм для обоих цветов. Этот параметр определяет чистоту цвета; более узкая ширина означает более насыщенный, чистый цвет.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном смещении 5В, что указывает на очень низкий ток утечки в выключенном состоянии.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по корзинам (бинаризация) на основе измеренных параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным эстетическим или функциональным требованиям.

3.1 Сортировка по силе света (яркости)

Светодиоды классифицируются по корзинам с определенными минимальными и максимальными значениями силы света. Допуск внутри каждой корзины составляет +/-15%.

• Корзины для зеленого кристалла:M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд), P (45.0-71.0 мкд), Q (71.0-112.0 мкд).
• Корзины для желтого кристалла:N (28.0-45.0 мкд), P (45.0-71.0 мкд), Q (71.0-112.0 мкд), R (112.0-180.0 мкд).

Выбор корзины с более высоким кодом (например, Q или R) гарантирует более яркий светодиод, что может быть необходимо в условиях высокой внешней засветки или при больших расстояниях наблюдения.

3.2 Сортировка по оттенку (доминирующей длине волны)

Для зеленого кристалла постоянство цвета обеспечивается сортировкой по доминирующей длине волны с допуском +/-1 нм на корзину.

• Корзины оттенка для зеленого кристалла:C (567.5-570.5 нм), D (570.5-573.5 нм), E (573.5-576.5 нм).

Это гарантирует, что все зеленые светодиоды в сборке будут выглядеть одинаково. В техническом описании продукта или конкретном заказе должен быть указан комбинированный код корзины (например, корзина яркости + корзина оттенка) для получения желаемых характеристик.

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают более глубокое понимание поведения светодиода в различных условиях, что необходимо для надежного проектирования.

4.1 Вольт-амперная характеристика

Вольт-амперная характеристика нелинейна, аналогична стандартному диоду. Прямое напряжение увеличивается логарифмически с ростом тока. Работа при токе, значительно превышающем рекомендуемые 20мА, вызовет непропорциональное увеличение VF и рассеиваемой мощности (Pd = IF * VF), что приведет к чрезмерному нагреву. Разработчики должны использовать токоограничивающий резистор или источник стабильного тока для поддержания IF в безопасных пределах.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

В нормальном рабочем диапазоне сила света приблизительно пропорциональна прямому току. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения нагрева. Снижение рабочего тока (например, работа при 15мА вместо 20мА) может значительно улучшить долгосрочную надежность и сохранение светового потока при лишь незначительном снижении воспринимаемой яркости.

4.3 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. При повышении температуры p-n перехода (Tj):

• Сила света уменьшается:Выходная мощность может снизиться на 10-20% в рабочем диапазоне температур.
• Прямое напряжение уменьшается:VF имеет отрицательный температурный коэффициент (обычно -2 мВ/°C). В простой схеме с резисторным ограничением тока это может привести к небольшому увеличению тока по мере нагрева светодиода, что может потребовать учета теплового режима.
• Смещение длины волны:Доминирующая длина волны может незначительно смещаться (обычно в сторону более длинных волн) с ростом температуры, вызывая небольшое изменение цвета.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Ключевые размеры: приблизительно 3.2 мм в длину, 2.8 мм в ширину и 1.9 мм в высоту с допуском ±0.1 мм. Корпус оснащен прозрачной ("water-clear") линзой, которая не окрашивает излучаемый свет, позволяя видеть чистый цвет кристалла (зеленый или желтый).

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Устройство имеет четыре вывода. Для варианта LTST-C195KGJSKT:

• Выводы 1 и 3 являются анодом и катодом длязеленогокристалла AlInGaP.
• Выводы 2 и 4 являются анодом и катодом дляжелтогокристалла AlInGaP.

Полярность указывается маркировкой на корпусе (обычно точка или скошенный угол возле вывода 1). Соблюдение правильной полярности обязательно; подача обратного смещения может повредить светодиод.

5.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате

Предоставляется рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для обеспечения качественной пайки и механической стабильности. Конструкция площадок учитывает габариты корпуса и позволяет сформировать хороший паяльный мениск в процессе оплавления. Следование этой рекомендации помогает предотвратить "эффект надгробия" (отрыв одного конца) и обеспечивает надежное электрическое соединение.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры инфракрасной пайки оплавлением

Светодиод совместим с бессвинцовыми (Pb-free) процессами пайки. Предоставляется рекомендуемый температурный профиль, обычно соответствующий стандартам JEDEC, таким как J-STD-020. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C до 120 секунд для постепенного нагрева платы и компонентов, активации флюса и предотвращения теплового удара.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Время, в течение которого припой находится в расплавленном состоянии, критически важно для формирования паяного соединения. Профиль предполагает максимум 10 секунд при пиковой температуре.
• Ограничение:Светодиод не должен подвергаться более чем двум циклам пайки оплавлением.

Важно:Фактический профиль должен быть определен для конкретной конструкции печатной платы, используемой паяльной пасты и печи.

6.2 Ручная пайка паяльником

Если необходима ручная пайка, требуется особая осторожность:

• Температура жала:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.
• Ограничение:Допускается только один цикл пайки для предотвращения теплового повреждения пластикового корпуса и внутренних проводящих соединений.

6.3 Условия хранения и обращения

• Чувствительность к ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Обращение должно осуществляться в зоне, защищенной от ЭСР, с использованием заземленных браслетов и проводящих ковриков.
• Уровень чувствительности к влаге (MSL):Устройство имеет рейтинг MSL 3. Это означает:
  • После вскрытия оригинальной влагозащищенной упаковки компоненты должны быть припаяны в течение 168 часов (1 неделя) в условиях цеха (<30°C/60% относительной влажности).
  • Если воздействие длилось дольше, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса во время оплавления).
• Длительное хранение:Невскрытые упаковки должны храниться при температуре ниже 30°C и влажности ниже 90%. Вскрытые компоненты следует хранить в сухой среде, предпочтительно в герметичном контейнере с осушителем.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Рекомендуется изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт при комнатной температуре в течение менее одной минуты. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить пластиковую линзу или материал корпуса, что приведет к изменению цвета или растрескиванию.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификация ленты и катушки

Светодиоды поставляются на промышленных стандартных катушках диаметром 7 дюймов (178 мм) в формованной транспортной ленте, что облегчает автоматизированную сборку методом "pick-and-place". Ключевые детали:

• Шаг карманов:Расстояние между карманами для компонентов в ленте.
• Емкость катушки:4000 штук на полную катушку.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Качество:Лента запечатана покровной лентой. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов - два, что обеспечивает надежность подачи.

Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA-481.

8. Рекомендации по применению и соображения проектирования

8.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления - простой последовательный резистор. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc - напряжение питания, VF - прямое напряжение светодиода (используйте максимальное значение для расчета тока в наихудшем случае), а IF - желаемый прямой ток (например, 20мА). Мощность резистора должна быть не менее IF² * R. При управлении от вывода GPIO микроконтроллера убедитесь, что GPIO может потреблять/отдавать требуемый ток (IF плюс любой ток через резистор). Для независимого управления двумя цветами используйте две отдельные токоограничивающие цепи.

8.2 Соображения проектирования для обеспечения надежности

• Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади медного покрытия на печатной плате вокруг контактных площадок светодиода помогает отводить тепло от p-n перехода, поддерживая яркость и долговечность.
• Снижение рабочего тока:Для применений, требующих высокой надежности или работающих при повышенных температурах окружающей среды, рассмотрите возможность работы светодиода при токе ниже максимального номинального значения (например, 15-18 мА).
• Защита от обратного напряжения:В схемах, где светодиод может подвергаться обратному смещению (например, в цепях с индуктивной нагрузкой или AC-связью), рекомендуется установить защитный диод параллельно светодиоду (катод к аноду).

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

LTST-C195KGJSKT предлагает конкретные преимущества в своей категории:

• Два цвета в одном корпусе:По сравнению с установкой двух отдельных одноцветных светодиодов размеров 0603 или 0805, этот 4-выводной корпус экономит место и сокращает время/стоимость установки.
• Технология материалов:Использование AlInGaP как для зеленого, так и для желтого цвета обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению с некоторыми старыми технологиями, такими как традиционный GaP.
• Широкий угол обзора:Угол обзора 130 градусов шире, чем у многих светодиодов с "верхним" излучением, обеспечивая лучшую видимость под углом, что критически важно для панельных индикаторов.
• Стандартизированная упаковка:Соответствие стандартам EIA и ANSI/EIA-481 гарантирует совместимость с автоматизированным сборочным оборудованием различных производителей.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я одновременно питать зеленый и желтый кристаллы током по 20мА каждый?
О1: Да, но необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. Каждый кристалл рассеивает до 75мВт. Если оба включены непрерывно при 20мА и типичном VF (2.0В), каждый рассеивает 40мВт (P=IV), в сумме 80мВт, что находится в пределах общей тепловой мощности корпуса при правильном монтаже. Однако всегда проверяйте фактическое VF и обеспечивайте достаточное охлаждение на плате.

В2: Почему типичная сила света разная для зеленого и желтого?
О2: Это в основном связано с кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (кривая МКО), которая имеет пик в зелено-желтой области (~555 нм). Длина волны желтого кристалла (589 нм) ближе к этому пику чувствительности, чем у зеленого (571 нм), поэтому одинаковая излучаемая мощность (световая энергия) от желтого кристалла воспринимается как более яркая в люменах или канделах.

В3: Что означает "прозрачная" (water-clear) линза для цвета?
О3: Прозрачная (не рассеивающая, не окрашенная) линза позволяет проходить собственному цвету полупроводникового кристалла без изменений. Это дает более насыщенный и, возможно, более узкий луч света по сравнению с рассеивающей линзой, которая рассеивает свет для более широкого, мягкого вида, но снижает пиковую интенсивность.

В4: Как интерпретировать код корзины при заказе?
О4: Обычно указывается номер детали (LTST-C195KGJSKT) вместе с желаемыми кодами корзин силы света и оттенка для каждого цвета (например, Зеленый: P/D, Желтый: Q). Для получения информации о доступных комбинациях корзин обратитесь к производителю или дистрибьютору.

11. Практический пример применения

Сценарий: Двухрежимный индикатор состояния для сетевого устройства.
В конструкции маршрутизатора требуется один индикатор для отображения двух состояний: "Питание включено/Система в норме" (постоянный зеленый) и "Передача данных" (мигающий желтый). Использование LTST-C195KGJSKT упрощает эту конструкцию.

• Схема:Используются два вывода GPIO системного микроконтроллера. Каждый вывод подключается к аноду одного цвета светодиода через токоограничивающий резистор (например, (3.3В - 2.4В)/0.02А = 45Ом, используйте стандартное значение 47Ом). Катоды подключаются к земле.
• Программное обеспечение:Прошивка устанавливает высокий уровень на зеленом GPIO для постоянного состояния. Для индикации активности данных она переключает желтый GPIO с подходящей частотой мигания (например, 2 Гц).
• Преимущества:Экономит одно посадочное место на плате по сравнению с двумя дискретными светодиодами. Обеспечивает четкие, различимые цветовые состояния из одной точки на панели. Широкий угол обзора гарантирует видимость под разными углами в офисной или домашней обстановке.

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 в активной зоне. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (частиц света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) - это сложный полупроводник, ширина запрещенной зоны которого может настраиваться путем изменения соотношения компонентов для получения высокоэффективного излучения в красной, оранжевой, янтарной, желтой и зеленой областях спектра. В этом двухцветном светодиоде два отдельных полупроводниковых кристалла, каждый из которых спроектирован с немного разной шириной запрещенной зоны (один для зеленого, другой для желтого), размещены в одном эпоксидном корпусе с независимыми электрическими соединениями.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в области SMD индикаторных светодиодов продолжает двигаться в сторону повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и большей интеграции. В то время как AlInGaP остается доминирующим для цветов от янтарного до зеленого, технология InGaN (нитрид индия-галлия) широко распространена для синих, белых и истинно зеленых светодиодов. Будущие разработки могут включать:

• Дальнейшая миниатюризация:Корпуса размером менее 2.0x1.0мм для сверхкомпактных устройств.
• Интегрированные компоненты:Светодиоды со встроенными токоограничивающими резисторами, защитными диодами или даже драйверными микросхемами в одном корпусе для упрощения схемотехники.
• Улучшенное управление светом:Корпуса со встроенными линзами или отражателями для формирования специфичных диаграмм направленности без внешней оптики.
• Улучшенные тепловые характеристики:Конструкции корпусов, которые более эффективно отводят тепло от полупроводникового перехода к печатной плате, позволяя использовать более высокие токи или улучшая долговечность при стандартных токах.

Эти тенденции направлены на предоставление разработчикам более универсальных, надежных и компактных решений для освещения в постоянно расширяющемся спектре электронных продуктов.