Техническая спецификация LTST-S326KGKFKT - Двухцветный SMD светодиод бокового свечения Зеленый/Оранжевый - 20мА

1. Обзор продукта

LTST-S326KGKFKT — это двухцветный SMD (прибор для поверхностного монтажа) светодиод бокового свечения. Он объединяет два различных полупроводниковых кристалла на основе AlInGaP в одном корпусе: один излучает зеленый свет, другой — оранжевый. Такая конфигурация позволяет реализовать двухцветную индикацию или сигнализацию с помощью одного компактного компонента. Устройство разработано для совместимости с автоматизированными процессами сборки и современными бессвинцовыми (Pb-free) технологиями пайки.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества данного светодиода обусловлены его материальной технологией и конструкцией корпуса. Использование кристаллов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) обеспечивает высокую световую отдачу, что приводит к яркому излучению. Конструкция линзы бокового свечения направляет свет в боковом направлении, что делает его идеальным для применений, где светодиод устанавливается перпендикулярно поверхности наблюдения, например, в панелях с боковой подсветкой или индикаторах состояния на боковой стороне устройства. Ключевые особенности включают соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), луженые выводы для улучшенной паяемости и упаковку на 8-миллиметровых катушках для эффективной автоматизированной сборки методом "pick-and-place".

1.2 Целевые применения и рынок

Данный компонент ориентирован на общий рынок электроники. Его типичные области применения включают индикаторы состояния, подсветку кнопок или символов, а также двухцветные сигнальные огни в потребительской электронике, офисном оборудовании, устройствах связи и бытовой технике. Характеристика бокового излучения особенно ценна в конструкциях с ограниченным пространством, где использование светодиодов с фронтальным излучением невозможно.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

В данном разделе представлено подробное описание предельных рабочих условий и характеристик устройства в стандартных условиях (Ta=25°C).

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):72 мВт на кристалл. Это максимальное количество мощности, которое может непрерывно рассеиваться в виде тепла. Превышение этого предела грозит перегревом и ускоренной деградацией.
• Пиковый прямой ток (I_FP):80 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это позволяет реализовать кратковременные яркие вспышки.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это рекомендуемый максимальный ток для непрерывной работы, обеспечивающий долгосрочную надежность.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать пробой p-n перехода.
• Рабочая и температура хранения:-30°C до +85°C и -40°C до +85°C соответственно. Устройство может выдерживать нерабочее хранение при несколько более низких температурах.
• Температура пайки:Выдерживает инфракрасную пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд, что соответствует стандартным профилям бессвинцовой сборки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют производительность устройства при типичном рабочем токе 20 мА.

• Сила света (I_V):Зеленый кристалл имеет типичную силу света 35.0 мкд (милликандела), минимум 18.0 мкд. Оранжевый кристалл ярче, с типичной силой света 90.0 мкд и минимумом 28.0 мкд. Измерение силы света производится с использованием фильтра, имитирующего фотопическую чувствительность человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (типично). Этот широкий угол указывает на широкий, рассеянный характер излучения, подходящий для боковой подсветки.
• Длина волны:
  • Пиковая длина волны (λ_P):574 нм (зеленый, типично) и 611 нм (оранжевый, типично). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
  • Доминирующая длина волны (λ_d):571 нм (зеленый, типично) и 605 нм (оранжевый, типично). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяемая по диаграмме цветности МКО и наилучшим образом описывающая цвет.
  • Спектральная ширина (Δλ):15 нм (зеленый) и 17 нм (оранжевый, типично). Это указывает на спектральную чистоту; более узкая ширина приводит к более насыщенным цветам.
• Прямое напряжение (V_F):2.0 В типично, 2.4 В максимум при 20 мА. Это низкое напряжение делает его совместимым с распространенными логическими схемами на 3.3В и 5В, часто без необходимости в токоограничивающем резисторе для индикации при малых токах.
• Обратный ток (I_R):10 мкА максимум при обратном смещении 5 В. Желателен низкий обратный ток.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бина). LTST-S326KGKFKT использует систему бининга по силе света.

3.1 Биннинг по силе света

Световой поток при 20 мА классифицируется по бинам, обозначаемым буквенным кодом. Каждый бин имеет минимальное и максимальное значение силы света, с допуском +/-15% внутри каждого бина.

• Бины 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).
• Бины оранжевого 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).

Эта система позволяет разработчикам выбрать бин, соответствующий их конкретным требованиям к яркости. Например, для приложения, требующего равномерной яркости панели, будет указан узкий бин, такой как P или Q, чтобы минимизировать разброс между компонентами.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации (страницы 6-7) приведены конкретные графические кривые, их значение является стандартным для светодиодной технологии.

4.1 Зависимость силы света от тока (кривая I_V)

Световой выход светодиода приблизительно пропорционален прямому току в определенном диапазоне. Работа выше рекомендуемых 20 мА увеличит яркость, но также увеличит рассеиваемую мощность (тепло) и потенциально сократит срок службы. Пиковый импульсный ток (80мА) позволяет реализовать короткие яркие вспышки без теплового накопления.

4.2 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. Как правило, прямое напряжение (V_F) немного уменьшается с ростом температуры. Более существенно то, что сила света обычно снижается при повышении температуры p-n перехода. Правильное тепловое управление в конструкции печатной платы (например, достаточная площадь меди для отвода тепла) имеет решающее значение для поддержания стабильной яркости, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при более высоких токах.

4.3 Спектральное распределение

Приведенные спектральные кривые показывают профиль излучения каждого кристалла. Указаны пиковая и доминирующая длины волн, а кривые иллюстрируют спектральную ширину (Δλ). Оранжевый кристалл AlInGaP, как правило, имеет более широкий спектр, чем зеленый, что отражено в спецификации 17 нм против 15 нм.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Физические размеры и полярность

Устройство соответствует стандартному контуру SMD корпуса по стандарту EIA. Назначение выводов четко определено: Катод 1 (C1) — для оранжевого кристалла, Катод 2 (C2) — для зеленого кристалла. Общий анод явно не указан в отрывке, но является стандартным для данного типа двухцветного светодиода с общим анодом. Линза бокового свечения является ключевой механической особенностью.

5.2 Рекомендуемый посадочный рисунок на печатной плате

В спецификации приведены рекомендуемые размеры и ориентация контактных площадок для пайки. Следование этим рекомендациям критически важно для получения надежных паяных соединений, предотвращения "эффекта надгробия" (отрыв одного конца) и обеспечения правильной ориентации для бокового излучения. Указано рекомендуемое направление пайки для оптимизации процесса оплавления.

6. Рекомендации по сборке, пайке и обращению

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен подробный рекомендуемый профиль инфракрасной пайки оплавлением для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева (150-200°C), контролируемый подъем до максимальной пиковой температуры 260°C и время выше температуры ликвидуса (TAL), обеспечивающее правильное формирование паяного соединения без термического повреждения корпуса светодиода. Профиль основан на стандартах JEDEC для обеспечения надежности.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка паяльником, температура не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено максимум 3 секундами за одну операцию пайки. Чрезмерный нагрев или время могут повредить внутренние проводящие соединения или эпоксидную линзу.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Рекомендуемые растворители — этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре, время погружения ограничено менее одной минуты. Агрессивные или неуказанные химикаты могут вызвать помутнение, растрескивание или повреждение линзы светодиода.

6.4 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды чувствительны к влаге. Не вскрытые заводские катушки в герметичной упаковке с осушителем имеют срок годности один год при хранении при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. После вскрытия влагозащитного пакета компоненты должны храниться при ≤30°C и ≤60% относительной влажности и, в идеале, использоваться в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинальной упаковки они должны храниться в сухой герметичной среде (например, с осушителем или в азоте) и могут потребовать цикла прогрева (например, 60°C в течение 20 часов) перед пайкой, чтобы предотвратить повреждение типа "попкорн" во время оплавления.

6.5 Меры предосторожности от ЭСР (электростатического разряда)

Светодиоды подвержены повреждению от электростатического разряда. При обращении должны соблюдаться соответствующие меры защиты от ЭСР: используйте заземленные браслеты, антистатические коврики и убедитесь, что все оборудование правильно заземлено.

7. Упаковка и заказ

7.1 Спецификации ленты и катушки

Продукт поставляется стандартно на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая полная катушка содержит 3000 штук. Спецификации ленты и катушки соответствуют стандартам ANSI/EIA-481 для обеспечения совместимости с автоматическим оборудованием. Минимальный объем заказа для частичных катушек (остатков) составляет 500 штук. Упаковка обеспечивает ориентацию компонентов и защищает устройства при транспортировке и обращении.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы

Почти всегда требуется токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодным кристаллом, для установки прямого тока. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используя типичное V_F2.0В и желаемый I_F20мА от источника 5В: R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150 Ом. Можно использовать немного большее значение (например, 180 Ом) для увеличения запаса и небольшого снижения тока/мощности. При мультиплексировании или управлении с вывода GPIO микроконтроллера убедитесь, что не превышена его нагрузочная способность по току.

8.2 Тепловое управление

Хотя рассеиваемая мощность мала (максимум 72 мВт на кристалл), непрерывная работа при максимальных параметрах в условиях высокой температуры окружающей среды может привести к превышению температуры p-n перехода. Обеспечение достаточной площади меди на печатной плате вокруг контактных площадок светодиода помогает рассеивать тепло. Избегайте размещения светодиода рядом с другими значительными источниками тепла.

8.3 Оптическая интеграция

Боковое излучение под углом 130 градусов необходимо учитывать в механической конструкции. Для формирования или направления светового потока для достижения желаемого визуального эффекта могут потребоваться световоды, рассеиватели или отражающие полости. Выбранный бин по силе света напрямую повлияет на итоговую яркость.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевыми отличительными особенностями данного компонента являются егодвухцветная функциональность в корпусе бокового свечения. По сравнению с одноцветными светодиодами он экономит место на плате и упрощает сборку для двухцветной индикации. По сравнению со светодиодами с верхним излучением он решает конкретную проблему механической компоновки. Использование технологии AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, для этих цветов, что приводит к более яркому и стабильному излучению.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Могу ли я включать оба цвета одновременно?

Да, но необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. Совокупная мощность обоих кристаллов при их максимальном постоянном токе (по 30 мА каждый при ~2.0 В) составит примерно 120 мВт, что превышает индивидуальный рейтинг кристалла в 72 мВт. Совместное тепло в общем корпусе необходимо контролировать. Для надежной долгосрочной работы рекомендуется питать оба кристалла меньшим током (например, по 15-20 мА каждый), если они должны быть включены одновременно в течение длительного времени.

10.2 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P) — это физическое измерение наивысшей точки на кривой спектрального излучения. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, основанное на том, как человеческий глаз воспринимает цветовую смесь от светодиода; это единственная длина волны, которая наилучшим образом соответствует воспринимаемому оттенку. Для светодиодов с относительно узким спектром они часто близки, но λ_dболее актуальна для спецификации цвета.

10.3 Почему требуется процесс прогрева перед пайкой?

Компоненты для поверхностного монтажа поглощают влагу из воздуха. Во время быстрого нагрева при пайке оплавлением эта захваченная влага может испаряться взрывным образом, вызывая внутреннее расслоение, трещины или эффект "попкорна". Прогрев удаляет эту поглощенную влагу, делая компоненты безопасными для высокотемпературного процесса оплавления.

11. Практический пример применения

Сценарий: Двухстатусный индикатор на сетевом маршрутизаторе.Маршрутизатор использует одно отверстие на боковой панели для индикации состояния. LTST-S326KGKFKT устанавливается на печатную плату непосредственно за этим отверстием. Микроконтроллер управляет светодиодами: Постоянный зеленый свет указывает на нормальную работу и сетевое подключение. Мигающий оранжевый свет указывает на активность передачи данных. Постоянный оранжевый свет указывает на системную ошибку или последовательность загрузки. Эта конструкция использует один посадочный место для компонента, чтобы обеспечить три четких визуальных состояния, используя боковое излучение, видимое с лицевой стороны устройства, экономя место и упрощая дизайн передней панели по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов с верхним излучением.

12. Введение в принцип технологии

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный цвет света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) — это сложный полупроводник, ширина запрещенной зоны которого может настраиваться путем изменения соотношения его компонентов. Для LTST-S326KGKFKT один кристалл спроектирован с запрещенной зоной, соответствующей зеленому свету (~571 нм), а другой — с запрещенной зоной, соответствующей оранжевому свету (~605 нм). Корпус бокового свечения включает в себя линзу из формованной эпоксидной смолы, которая формирует излучаемый свет в широкий боковой рисунок.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии светодиодов для индикаторных применений продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше светового потока на единицу электрической мощности), что позволяет снизить рабочие токи и энергопотребление системы. Также наблюдается стремление к миниатюризации при сохранении или улучшении оптических характеристик. Кроме того, интеграция является ключевым трендом, например, включение токоограничивающих резисторов или драйверных микросхем в сам корпус светодиода для упрощения схемотехники. Хотя данная спецификация представляет собой зрелый продукт, новые предложения на рынке могут включать эти усовершенствования, предлагая разработчикам еще более компактные, эффективные и простые в использовании решения для индикации состояния и подсветки панелей.