Техническая спецификация LTST-C195TBTGKT - Двухцветный SMD светодиод - Размер 1.6x0.8x0.55мм - Синий 3.8В / Зеленый 2.4В - 76мВт

1. Обзор продукта

LTST-C195TBTGKT представляет собой двухцветный светоизлучающий диод (СИД) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений с ограниченным пространством. Он объединяет два различных полупроводниковых чипа в одном сверхкомпактном корпусе: чип InGaN (нитрид индия-галлия) для синего свечения и чип InGaN для зеленого свечения. Такая конфигурация позволяет генерировать два основных цвета из одного компонента, обеспечивая индикацию состояния, подсветку и декоративное освещение при минимальных габаритах.

Ключевые преимущества данного продукта включают исключительно малую толщину всего 0.55 мм, что критически важно для применений в ультратонких дисплеях, мобильных устройствах и носимой электронике. Изделие производится как экологически чистый продукт, соответствующий стандарту ROHS (Ограничение использования опасных веществ), что гарантирует отсутствие таких веществ, как свинец, ртуть и кадмий. Устройство поставляется на 8-миллиметровой катушечной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматизированным оборудованием для установки компонентов, используемым в серийном производстве. Его конструкция также совместима с процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, стандартными для линий сборки поверхностного монтажа (SMT).

1.1 Распиновка и линза

Устройство оснащено прозрачной (water-clear) линзой, которая не рассеивает и не окрашивает свет, позволяя излучаться чистому цвету чипа (синему или зеленому). Распиновка имеет решающее значение для правильного проектирования схемы. Для LTST-C195TBTGKT синий светодиодный чип подключен к выводам 1 и 3, а зеленый светодиодный чип подключен к выводам 2 и 4. Такая независимая конфигурация анода/катода позволяет управлять каждым цветом отдельно с помощью схемы управления.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется. Для обоих чипов (синего и зеленого):

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт. Это максимально допустимая мощность, рассеиваемая в виде тепла. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Используется для кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это рекомендуемый постоянный прямой ток для нормальной работы, обеспечивающий баланс между яркостью и долговечностью.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -20°C до +80°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -30°C до +100°C.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что соответствует типичным профилям бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и прямом токе (I_F) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Мера воспринимаемой световой мощности. Для синего: минимум 28.0 мкд, типичное значение не указано, максимум 180 мкд. Для зеленого: минимум 45.0 мкд, типичное значение не указано, максимум 280 мкд. Зеленый чип по своей природе более эффективен с точки зрения чувствительности человеческого глаза.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (типично для обоих цветов). Такой широкий угол обзора указывает на лампертовскую диаграмму направленности, подходящую для применений, требующих освещения широкой площади, а не сфокусированного луча.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально. Синий: 468 нм (тип.). Зеленый: 525 нм (тип.).
• Доминирующая длина волны (λ_d):Единая длина волны, определяющая воспринимаемый цвет на цветовой диаграмме CIE. Синий: 470 нм (тип.). Зеленый: 530 нм (тип.). Это значение более актуально для спецификации цвета, чем пиковая длина волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Ширина полосы излучаемого спектра на половине его максимальной интенсивности. Синий: 25 нм (тип.). Зеленый: 17 нм (тип.). Более узкая полуширина указывает на более спектрально чистый цвет.
• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на светодиоде при работе на указанном токе. Синий: типичное 3.30В, максимум 3.80В. Зеленый: типичное 2.00В, максимум 2.40В. Эта разница обусловлена различной шириной запрещенной зоны полупроводниковых материалов. Это критически важно для проектирования драйвера, особенно при питании обоих цветов от одного источника напряжения.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении; этот параметр служит только для характеристики тока утечки.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по бинам производительности на основе силы света. Это позволяет разработчикам выбирать класс яркости, подходящий для их применения.

3.1 Биннинг по силе света

Код бина представляет собой одну букву, определяющую диапазон минимальной/максимальной интенсивности. Допуск внутри каждого бина составляет +/-15%.

Для синего чипа (измеряется в мкд при 20мА):

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

Для зеленого чипа (измеряется в мкд при 20мА):

• Бин P: 45.0 – 71.0 мкд
• Бин Q: 71.0 – 112.0 мкд
• Бин R: 112.0 – 180.0 мкд
• Бин S: 180.0 – 280.0 мкд

Конкретный бин для данной производственной партии указывается на упаковке или в сопроводительной документации.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, их значение является стандартным.

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Напряжение отсечки находится в районе типичных значений V_F. Эта кривая жизненно важна для проектирования схем ограничения тока.
• Зависимость силы света от прямого тока:Показывает, что сила света приблизительно линейно возрастает с увеличением тока до определенного предела, после чего эффективность падает из-за нагрева и других эффектов. Работа при рекомендуемых 20мА обеспечивает оптимальную эффективность и срок службы.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Демонстрирует тепловое тушение, при котором световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Это критически важный фактор для применений с высокой мощностью или высокой температурой окружающей среды.
• Спектральное распределение:Отображает относительную интенсивность в зависимости от длины волны, показывая пиковую и доминирующую длины волн, а также спектральную полуширину.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Ключевые размеры (все в мм, допуск ±0.10 мм, если не указано иное) включают общую длину (1.6 мм), ширину (0.8 мм) и критическую высоту 0.55 мм. Подробные чертежи размеров показывают расположение контактных площадок, форму линзы и ориентацию маркировки.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для пайки

Предоставляется рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для печатной платы, обеспечивающий формирование надежного паяного соединения во время оплавления. Следование этому рисунку предотвращает "эффект надгробия" (подъем компонента на торец) и обеспечивает правильное выравнивание и теплоотвод.

5.3 Упаковка в катушечную ленту

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Это стандарт для автоматизированной сборки.

• Шаг карманов: 8 мм.
• Количество на катушке: 4000 штук.
• Минимальный заказ для остатков: 500 штук.
• Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Предоставляется рекомендуемый температурный профиль для бессвинцового (Pb-free) процесса пайки. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для обеспечения равномерного нагрева и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Максимум 10 секунд (и максимум два цикла оплавления).

Профиль основан на стандартах JEDEC, обеспечивая надежность компонента. Точный профиль должен быть определен для конкретной конструкции печатной платы, используемой паяльной пасты и печи.

6.2 Ручная пайка

Если необходим ручной ремонт:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.
• Ограничение:Ручная пайка допускается только один раз для предотвращения теплового повреждения.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса. Рекомендуемые средства - этиловый спирт или изопропиловый спирт (IPA). Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту.

6.4 Меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиоды чувствительны к статическому электричеству и скачкам напряжения. Обязательны меры предосторожности при обращении:

• Используйте заземляющий браслет или антистатические перчатки.
• Убедитесь, что все оборудование, рабочие места и инструменты правильно заземлены.

7. Хранение и обращение

• Запечатанная упаковка (пакет с влагозащитным барьером):Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (ОВ) ≤90%. Срок годности составляет один год при хранении в оригинальном пакете с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Условия хранения не должны превышать 30°C / 60% ОВ. Компоненты, извлеченные из запечатанного пакета, должны быть пропаяны оплавлением в течение одной недели.
• Длительное хранение (вне пакета):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Прогрев (Baking):Если компоненты находились в условиях окружающей среды более одной недели, перед пайкой их необходимо прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время оплавления.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:Двухцветная возможность позволяет отображать несколько состояний (например, синий для "включено/активно", зеленый для "ожидание/завершено", оба включены для третьего состояния).
• Подсветка клавиатур и значков:В мобильных телефонах, пультах дистанционного управления и потребительской электронике, где пространство крайне ограничено.
• Декоративное освещение:В носимых устройствах, где малая толщина имеет первостепенное значение.
• Панельные индикаторы:В промышленном контрольном оборудовании, сетевом оборудовании и интерьерах автомобилей.

8.2 Соображения при проектировании

• Управление током:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока. Рассчитывайте значение резистора отдельно для каждого цвета из-за их разного прямого напряжения (например, R_limit= (V_supply- V_F) / I_F).
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медного покрытия на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или на максимальном токе, чтобы поддерживать температуру перехода в допустимых пределах.
• Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемым размерам контактных площадок для пайки, чтобы обеспечить механическую стабильность и правильное формирование паяного валика.
• Защита от обратного напряжения:Поскольку устройство не предназначено для обратного смещения, убедитесь, что конструкция схемы предотвращает подачу обратного напряжения, которое может превысить тестовое условие 5В и вызвать немедленный отказ.

9. Техническое сравнение и отличия

Основные отличительные факторы LTST-C195TBTGKT по сравнению с обычными одноцветными или более толстыми двухцветными светодиодами:

• Ультратонкий профиль (0.55 мм):Позволяет использовать в конструкциях новейших тонких устройств, где вертикальное пространство в дефиците.
• Два чипа InGaN:Обеспечивает синий и зеленый цвета с использованием эффективных современных полупроводниковых материалов, предлагая хорошую яркость и чистоту цвета.
• Полная совместимость с SMT:Спроектирован для совместимости с автоматической установкой и стандартными профилями бессвинцовой пайки оплавлением, снижая стоимость и сложность сборки.
• Стандартизированный бининг:Обеспечивает предсказуемые световые характеристики, помогая в проектировании для получения стабильного визуального результата в разных производственных партиях.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать синий и зеленый светодиоды одновременно от одного источника питания?

О: Да, но они должны управляться независимо с отдельными токоограничивающими цепями (например, двумя резисторами), потому что их прямые напряжения значительно различаются (3.3В против 2.0В). Прямое параллельное подключение приведет к тому, что большая часть тока пойдет через зеленый светодиод из-за его более низкого V_F.

В2: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_P) - это физическая длина волны максимального спектрального излучения. Доминирующая длина волны (λ_d) - это расчетное значение из цветовой диаграммы CIE, представляющее воспринимаемый цвет. λ_dболее актуальна для спецификации цвета при проектировании.

В3: Почему условия хранения для вскрытых упаковок строже, чем для запечатанных?

О: Пластиковый корпус светодиода может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление и потенциально вызывая растрескивание корпуса ("эффект попкорна" или расслоение). Запечатанный пакет с осушителем предотвращает поглощение влаги.

В4: Могу ли я использовать этот светодиод для автомобильного внешнего освещения?

О: В спецификации указано, что светодиод предназначен для "обычного электронного оборудования". Для применений, требующих исключительной надежности, таких как автомобильное внешнее освещение (подверженное экстремальным температурам, вибрации и влажности), требуется консультация с производителем для получения квалифицированных продуктов, спроектированных и протестированных в соответствии с автомобильными стандартами (например, AEC-Q102).

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование двухстатусного индикатора для портативной Bluetooth-колонки

Колонке требуется один крошечный индикатор для отображения питания (синий) и статуса сопряжения Bluetooth (мигающий зеленый при поиске, постоянный зеленый при подключении). LTST-C195TBTGKT идеально подходит благодаря своей высоте 0.55 мм, которая помещается за тонким пластиковым рассеивателем. Микроконтроллер (МК) имеет два вывода GPIO, сконфигурированных как выходы с открытым стоком. Каждый вывод подключен к аноду одного цвета светодиода через токоограничивающий резистор. Катоды подключены к земле. Значения резисторов рассчитываются на основе напряжения питания МК 3.3В: R_Blue= (3.3В - 3.3В) / 0.02А ≈ 0Ом (используйте небольшой резистор, например 10Ом, для безопасности). R_Green= (3.3В - 2.0В) / 0.02А = 65Ом (используйте стандартный резистор 68Ом). Прошивка МК управляет выводами для создания требуемых световых последовательностей.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (СИД) - 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. Это событие рекомбинации высвобождает энергию. В полупроводниках с непрямой запрещенной зоной эта энергия в основном выделяется в виде тепла. В полупроводниках с прямой запрещенной зоной, таких как InGaN (используемый в данном устройстве), энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны (E_g) полупроводникового материала в соответствии с уравнением λ = hc/E_g, где h - постоянная Планка, а c - скорость света. Материальная система InGaN позволяет управлять шириной запрещенной зоны для получения света в синем, зеленом и ультрафиолетовом спектре. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует чип, обеспечивая механическую защиту и формируя диаграмму направленности светового потока.

13. Технологические тренды

Разработка светодиодов, подобных LTST-C195TBTGKT, следует нескольким ключевым отраслевым тенденциям:

• Миниатюризация:Постоянное стремление к уменьшению размеров корпусов (например, 01005, микро-светодиоды) для обеспечения более высокой плотности электроники и новых форм-факторов, таких как гибкие и сворачиваемые дисплеи.
• Повышение эффективности:Постоянное улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) и методов извлечения света для достижения более высокой силы света (мкд) при том же или более низком токе управления, что улучшает время автономной работы портативных устройств.
• Передовая упаковка:Разработка упаковки типа "корпус на корпусе" (PoP) и корпусов в масштабе кристалла (CSP) для светодиодов для дальнейшего уменьшения толщины и улучшения тепловых характеристик.
• Смешение цветов и интеллектуальное освещение:Интеграция нескольких цветных чипов (RGB, RGBW) или фосфор-конвертированных белых светодиодов с интегрированными управляющими ИС в единые корпуса, что позволяет настраивать белый свет и создавать динамические цветовые эффекты для продвинутых человеко-машинных интерфейсов и окружающего освещения.
• Надежность и стандартизация:Усиление стандартов тестирования (таких как JEDEC) на чувствительность к влаге, термоциклирование и ЭСР для обеспечения надежности в требовательных применениях, включая автомобильную и промышленную среду.