Техническая спецификация двухцветного SMD светодиода LTST-C195TBKSKT - Корпус толщиной 0.55 мм - Синий 3.8В / Желтый 2.4В - Мощность 76мВт/62.5мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики двухцветного светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Компонент объединяет два различных полупроводниковых кристалла в одном исключительно тонком корпусе, что позволяет реализовывать компактные конструкции в условиях ограниченного пространства. Основное применение — в качестве индикатора или сигнальной лампы в электронном оборудовании, обеспечивая два различных цвета в пределах одного посадочного места компонента.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Определяющей особенностью устройства является его ультратонкий профиль толщиной 0.55 мм, что является критически важным преимуществом для современных тонких потребительских электронных устройств, портативных гаджетов и плотно упакованных печатных плат. В нем используются передовые полупроводниковые материалы: кристалл InGaN (нитрид индия-галлия) для синего свечения и кристалл AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для желтого свечения. Эти материалы известны своей высокой эффективностью и яркостью. Светодиод полностью соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Он поставляется на 8-миллиметровой катушечной ленте диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматизированным оборудованием для установки компонентов, используемым в серийном производстве. Устройство также рассчитано на стандартные процессы пайки инфракрасной (ИК) печью, применяемые для сборки с бессвинцовым припоем.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлен детальный разбор предельных рабочих условий и характеристик устройства в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Максимально допустимая мощность, которую светодиод может рассеивать в виде тепла. Для синего кристалла этот показатель составляет 76 мВт, для желтого — 62.5 мВт. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации.
• Пиковый прямой ток (I_FP):Максимальный импульсный ток (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Синий кристалл выдерживает импульсы до 100 мА, желтый — до 60 мА. Этот параметр важен для кратковременных приложений с высокой интенсивностью вспышек.
• Постоянный прямой ток (I_F):Максимальный постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы. Для синего кристалла он составляет 20 мА, для желтого — 25 мА. Это стандартный ток накачки для большинства параметров яркости.
• Температурные диапазоны:Устройство рассчитано на работу в диапазоне от -20°C до +80°C и может храниться в диапазоне от -30°C до +100°C.
• Условия пайки:Компонент выдерживает пайку ИК-печью с пиковой температурой 260°C в течение максимум 10 секунд, что соответствует стандартным профилям бессвинцового процесса.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при рекомендуемом постоянном прямом токе 20 мА.

• Сила света (I_V):Мера воспринимаемой яркости. Для синего кристалла типичная интенсивность составляет от минимум 28.0 мкд до максимум 180.0 мкд. Для желтого кристалла диапазон — от 45.0 мкд до 280.0 мкд. Фактическое значение сортируется по бинам (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):Угловой диапазон, в котором сила света составляет не менее половины интенсивности при 0° (на оси). Оба цвета имеют типичный широкий угол обзора 130 градусов, обеспечивая хорошую видимость с боковых углов.
• Пиковая длина волны (λ_P):Длина волны, на которой оптическая выходная мощность максимальна. Типичные значения: 468 нм (синий) и 591 нм (желтый).
• Доминирующая длина волны (λ_d):Единая длина волны, которая наилучшим образом описывает воспринимаемый цвет света. Типичные значения: 470 нм (синий) и 589 нм (желтый). Определяется по диаграмме цветности CIE.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):Ширина излучаемого спектра на половине его максимальной мощности. Оба кристалла имеют типичную ширину полосы 25 нм, что указывает на относительно чистый цвет излучения.
• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на светодиоде при токе 20 мА. Для синего кристалла типичное V_Fсоставляет 3.30В (макс. 3.80В), для желтого кристалла типичное V_Fсоставляет 2.00В (макс. 2.40В). Это критически важно для разработки схемы драйвера и выбора источника питания.
• Обратный ток (I_R):Максимальный ток утечки при обратном смещении 5В. Для обоих кристаллов он составляет 10 мкА.Важное примечание:Устройство не предназначено для работы в обратном направлении; приложение обратного напряжения сверх тестового условия может вызвать мгновенный отказ.

2.3 Тепловые соображения

Хотя тепловое сопротивление (θ_JA) явно не детализировано, рейтинги рассеиваемой мощности и диапазон рабочей температуры являются основными тепловыми ограничениями. Эффективная разводка печатной платы с достаточной площадью медного полигона для отвода тепла необходима для поддержания температуры перехода в безопасных пределах, особенно при работе на максимальном постоянном токе или близком к нему. Превышение максимальной температуры перехода резко сократит срок службы светодиода.

3. Объяснение системы бинов

Для учета естественных вариаций в производстве полупроводников светодиоды сортируются по бинам производительности. Это обеспечивает согласованность в пределах производственной партии.

3.1 Биннинг силы света

Световой выход классифицируется по бинам, определяемым минимальными и максимальными значениями. Допуск каждого бина составляет ±15%.

Бины синего 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

Бины желтого кристалла:

P: 45.0 - 71.0 мкд

Q: 71.0 - 112.0 мкд

R: 112.0 - 180.0 мкд

S: 180.0 - 280.0 мкд

Конструкторы должны указывать требуемые коды бинов при заказе, чтобы гарантировать необходимый для их приложения уровень яркости. Использование более низкого бина (например, N для синего) может привести к более тусклому свечению.

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 описано ниже.

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

Эта кривая показывает нелинейную зависимость между током и напряжением. Для обоих светодиодных кристаллов напряжение увеличивается логарифмически с ростом тока. Приведенные типичные значения V_Fотносятся к току 20 мА. Работа при более низком токе приведет к более низкому V_F, а работа при более высоком токе увеличит V_Fи рассеиваемую мощность. Настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока вместо драйвера постоянного напряжения для обеспечения стабильной яркости и предотвращения теплового разгона.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Этот график иллюстрирует, как световой выход увеличивается с ростом прямого тока. В рабочем диапазоне зависимость близка к линейной, но при очень высоких токах происходит насыщение из-за падения эффективности и тепловых эффектов. Ток накачки 20 мА выбран в качестве стандартной точки, обеспечивающей баланс яркости, эффективности и надежности.

4.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода уменьшается с ростом температуры перехода. Эта кривая критически важна для приложений, работающих в условиях высоких температур. Коэффициент снижения номинальных характеристик (процентное снижение выхода на градус Цельсия) можно оценить по этому графику. Для минимизации потери яркости с ростом температуры необходим адекватный теплоотвод.

4.4 Спектральное распределение

Эти кривые отображают относительную интенсивность в зависимости от длины волны, показывая пиковую длину волны (λ_P) и спектральную ширину полосы (Δλ). Узкая ширина полосы 25 нм для обоих цветов подтверждает хорошую чистоту цвета, что желательно для индикаторных применений, где важна различимость цвета.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса и назначение выводов

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Ключевой механической особенностью является общая высота 0.55 мм. Назначение выводов для двухцветного кристалла следующее: выводы 1 и 3 предназначены для синего (InGaN) кристалла, а выводы 2 и 4 — для желтого (AlInGaP) кристалла. Эта четырехконтактная конструкция обеспечивает отдельные электрические соединения для каждого цвета, позволяя управлять ими независимо.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для пайки

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для проектирования печатной платы. Соблюдение этого рисунка критически важно для получения надежных паяных соединений во время оплавления, обеспечения правильного выравнивания и облегчения отвода тепла от светодиода. Размеры контактных площадок спроектированы так, чтобы предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом) во время пайки оплавлением.

5.3 Идентификация полярности

Хотя в тексте явно не показано, SMD светодиоды обычно имеют маркировку на корпусе (например, точка, выемка или скошенный край), указывающую на катод (-) или конкретный вывод. Таблица назначения выводов в спецификации должна быть сверена с диаграммой маркировки корпуса (подразумевается разделом "Габаритные размеры корпуса") для правильной ориентации во время сборки и проектирования.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки ИК-печью

Включен рекомендуемый температурный профиль для бессвинцовой пайки оплавлением. Ключевые параметры включают:

- Предварительный нагрев:Подъем от окружающей температуры до 150-200°C.

- Время выдержки/предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для активации флюса и минимизации теплового удара.

- Пиковая температура:Максимум 260°C.

- Время выше температуры ликвидуса (TAL):Время, проведенное выше температуры плавления припоя (обычно ~217°C для SnAgCu), должно быть достаточным для правильного формирования соединения, но минимизировано для снижения термического напряжения на светодиоде. Профиль разработан в соответствии со стандартами JEDEC.

6.2 Ручная пайка

Если необходим ручной ремонт, температура паяльника не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено максимум 3 секундами на соединение. Эту операцию следует выполнять только один раз, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.

6.3 Условия хранения и обращения

Чувствительность к влаге:Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. После вскрытия оригинального герметичного пакета компоненты подвергаются воздействию окружающей влажности.

- Хранение вскрытой упаковки:Не должно превышать 30°C и 60% относительной влажности (RH).

- Срок хранения на производстве:Рекомендуется завершить пайку ИК-печью в течение одной недели после вскрытия пакета.

- Длительное хранение:Для хранения более одной недели компоненты следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.

- Прогрев (сушка):Компоненты, хранившиеся вне оригинальной упаковки более одной недели, перед пайкой должны быть прогреты при температуре примерно 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса из-за давления пара во время оплавления).

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Неуказанные химические вещества могут повредить пластиковую линзу или материал корпуса. Допустимые очистители включают этиловый спирт или изопропиловый спирт (IPA). Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту.

6.5 Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды, как и большинство полупроводниковых приборов, чувствительны к повреждениям от электростатического разряда. Обязательны меры предосторожности при обращении: используйте заземленные браслеты, антистатические перчатки и убедитесь, что все оборудование и рабочие поверхности правильно заземлены.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Компоненты поставляются на тисненой несущей ленте для автоматизированной сборки.

- Ширина несущей ленты:8 мм.

- Диаметр катушки:7 дюймов.

- Количество на катушке:4000 штук.

- Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.

- Герметизация ячеек:Пустые ячейки запечатаны покровной лентой.

- Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации, допускается максимум два последовательно отсутствующих светодиода (пустые ячейки).

- Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали LTST-C195TBKSKT, вероятно, кодирует определенные атрибуты, хотя полная расшифровка в данном отрывке не предоставлена. Как правило, такие коды обозначают серию (LTST), размер/профиль (C195), цвет (TB для двухцветного синий/желтый) и упаковку (KSKT, вероятно, относится к ленте и катушке). Точные коды бинов для силы света должны указываться отдельно при заказе.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типичные сценарии применения

Этот двухцветный светодиод идеально подходит для многостатусных индикаторов. Типичные области применения включают:

- Индикаторы питания/статуса:Синий для "ожидания" или "включено", желтый для "зарядки" или "предупреждения".

- Сетевое оборудование:Индикация состояния соединения, активности или скорости.

- Потребительская электроника:Индикаторы уровня заряда батареи, обратная связь при выборе режима на компактных устройствах.

- Промышленные системы управления:Индикация состояния машины (работа, неисправность, простой).

Ультратонкий профиль делает его особенно подходящим для смартфонов, планшетов, ультрабуков и других портативных устройств с ограниченным пространством.

8.2 Рекомендации по проектированию схемы

1. Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или специализированную микросхему драйвера светодиодов постоянного тока для каждого цветового канала. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы даже при разбросе параметров от компонента к компоненту.

2. Независимое управление:Раздельные анод/катод для каждого цвета позволяют осуществлять независимое ШИМ-управление (широтно-импульсная модуляция) затемнением или миганием с помощью микроконтроллера.

3. Рассеиваемая мощность:Убедитесь, что общая мощность (I_F* V_Fдля каждого кристалла) не превышает номинальную мощность каждого кристалла, особенно если оба кристалла работают одновременно.

4. Защита от обратного напряжения:Хотя это не стабилитрон, малосигнальный диод, включенный параллельно каждому светодиоду (катод к аноду), может обеспечить защиту от случайных всплесков обратного напряжения на печатной плате.

8.3 Рекомендации по разводке печатной платы

- Точно следуйте рекомендуемым размерам контактных площадок. - Используйте тепловые перемычки для контактных площадок светодиода, если они подключены к большим полигонам земли/питания, чтобы облегчить пайку, обеспечивая при этом некоторую теплопроводность. - Для оптимального отвода тепла рассмотрите возможность добавления небольших переходных отверстий под теплоотводящей площадкой или рядом с ней (если она есть) для отвода тепла на внутренние или нижние слои печатной платы.

- Use thermal relief connections for the LED pads if they are connected to large ground/power planes to facilitate soldering while still providing some thermal conduction.

- For optimal heat dissipation, consider adding small vias under or near the thermal pad (if present) to conduct heat to inner or bottom PCB layers.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми двухцветными светодиодами или использованием двух дискретных одноцветных светодиодов, данное устройство предлагает явные преимущества:

- Экономия пространства:Один корпус толщиной 0.55 мм заменяет два компонента, экономя площадь и объем на печатной плате.

- Упрощение сборки:Одна операция установки вместо двух, что увеличивает производительность сборки и снижает потенциальные ошибки установки.

- Технология материалов:Использование кристаллов InGaN и AlInGaP обычно обеспечивает более высокую эффективность и яркость по сравнению со старыми технологиями, такими как GaP.

- Совместимость с процессами:Полная совместимость со стандартными, крупносерийными процессами сборки SMT и бессвинцовой пайки оплавлением снижает сложность производства.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ) на основе технических параметров

В1: Могу ли я одновременно питать и синий, и желтый светодиоды?

О: Да, электрически они независимы. Однако вы должны убедиться, что не превышена рассеиваемая мощность для каждого кристалла и что температура печатной платы/локальной окружающей среды остается в рабочем диапазоне. Общее выделяемое тепло будет суммой от обоих.

В2: Что произойдет, если я неправильно подключу полярность?

О: Приложение значительного обратного напряжения (сверх тестового условия 5В), скорее всего, вызовет немедленный и катастрофический отказ светодиодного кристалла из-за обратного пробоя. Всегда соблюдайте правильную полярность.

В3: Почему прямое напряжение разное для синего и желтого?

О: Прямое напряжение является фундаментальным свойством ширины запрещенной зоны полупроводникового материала. InGaN (синий) имеет более широкую запрещенную зону, чем AlInGaP (желтый), что требует более высокого напряжения для "проталкивания" электронов через переход, что приводит к испусканию фотонов с более высокой энергией (более короткой длиной волны).

В4: Как выбрать правильный токоограничивающий резистор?

О: Используйте формулу R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для надежности используйте максимальное V_Fиз спецификации (3.80В для синего, 2.40В для желтого) и желаемый I_F(например, 20мА). Для источника питания 5В: R_синий= (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ом; R_желтый= (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ом. Используйте ближайшее большее стандартное значение резистора.

В5: Светодиод кажется тусклее, чем ожидалось. В чем может быть проблема?

О: 1) Убедитесь, что вы используете правильный код бина; более низкий бин (например, N для синего) менее яркий. 2) Проверьте фактический прямой ток с помощью мультиметра; неправильно рассчитанный резистор или низкое напряжение питания могут снизить ток. 3) Убедитесь, что светодиод не перегревается; высокая температура перехода снижает световой выход. 4) Учтите угол обзора; яркость измеряется на оси.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Двухстатусный индикатор порта USB.В ноутбуке этот светодиод может быть размещен рядом с портом USB-C. Им может управлять встроенный контроллер (EC): синий постоянный свет при подключенном и активном устройстве, желтый мигающий, когда порт подает зарядный ток, и оба выключены в остальное время. Тонкий профиль позволяет ему поместиться в узкой рамке.

Пример 2: Статус устройства IoT.В компактном беспроводном датчике светодиод может указывать состояние сети: синий для "подключено к облаку", желтый для "передача данных" и чередование цветов для "ошибка". Низкое энергопотребление подходит для устройств с батарейным питанием, а широкий угол обзора обеспечивает видимость с разных сторон.

Пример 3: Обращение с компонентами, чувствительными к влаге.Производитель получает катушку. Он использует всю катушку за одну производственную смену. Если остается частичная катушка, он хранит ее в герметичном контейнере с осушителем. Через две недели, перед использованием остатка, он прогревает катушку при 60°C в течение 24 часов перед загрузкой в установочную машину, следуя рекомендациям спецификации, чтобы предотвратить дефекты пайки.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-типа материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Кристалл InGaN имеет запрещенную зону, соответствующую синему свету (~470 нм), в то время как кристалл AlInGaP имеет запрещенную зону, соответствующую желтому свету (~589 нм). Пластиковый корпус служит для защиты хрупкого полупроводникового кристалла и проводных соединений, формирования выходного светового пучка (линза) и обеспечения физического форм-фактора для монтажа.

13. Технологические тренды и разработки

Описанное устройство отражает несколько текущих тенденций в технологии светодиодов:

- Миниатюризация:Стремление к корпусам толщиной 0.55 мм и тоньше продолжает способствовать созданию более изящных дизайнов продуктов.

- Высокоэффективные материалы:InGaN и AlInGaP представляют собой зрелые, высокопроизводительные материальные системы для видимых светодиодов, обеспечивающие хорошую световую отдачу (люмен на ватт) для индикаторных применений.

- Интеграция:Объединение нескольких функций (два цвета) в один корпус является частью общей тенденции интеграции компонентов для экономии места и упрощения сборки.

- Надежная совместимость с производством:Акцент на упаковку на ленте и катушке, устойчивость к пайке ИК-печью и классификацию чувствительности к влаге соответствует потребностям полностью автоматизированного, крупносерийного производства электроники. Будущие разработки могут включать еще более тонкие корпуса, встроенные токоограничивающие резисторы (светодиодные "модули") или трехцветные (RGB) кристаллы в аналогичном форм-факторе, обусловленные требованиями потребительской электроники и автомобильного сектора.