Двухцветный SMD светодиод LTST-C295TBKGKT-5A - Техническая спецификация - Размер 2.0x1.25x0.55мм - Напряжение 2.7В/1.75В - Мощность 0.076Вт/0.075Вт - Синий/Зеленый

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики двухцветного светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Компонент объединяет два различных светодиодных кристалла в одном сверхтонком корпусе, что позволяет излучать синий и зеленый свет с одной посадочной площадки. Он разработан для современных процессов электронной сборки, совместим с автоматическим оборудованием для установки и профилями пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, подходящими для бессвинцовых процессов. Продукт соответствует экологическим стандартам как ROHS-совместимое "зеленое" изделие.

1.1 Ключевые преимущества

• Компактная конструкция:Сверхтонкий профиль 0.55 мм позволяет интегрировать светодиод в компактные и низкопрофильные электронные устройства.
• Двухцветная функциональность:Объединяет синий (InGaN) и зеленый (AlInGaP) источники света, обеспечивая гибкость проектирования для индикаторов состояния, подсветки и декоративного освещения.
• Высокая яркость:Использует передовые полупроводниковые материалы InGaN и AlInGaP для обеспечения высокой силы света.
• Удобство для производства:Поставляется на 8-мм ленте на 7-дюймовых катушках в соответствии со стандартами EIA, что идеально подходит для автоматизированных сборочных линий печатных плат.
• Совместимость с процессами:Выдерживает стандартные условия пайки оплавлением в ИК-печи, обеспечивая надежность в стандартных SMT-производственных процессах.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующем разделе представлен детальный разбор электрических, оптических и тепловых характеристик компонента. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению компонента. Работа в этих условиях или при их превышении не гарантируется.

Параметр	Синий кристалл	Зеленый кристалл	Ед. изм.	Условие
Рассеиваемая мощность	76	75	мВт	-
Пиковый прямой ток	100	80	мА	Скважность 1/10, импульс 0.1 мс
Постоянный прямой ток	20	30	мА	Непрерывный
Рабочая температура	-20°C до +80°C		-	-
Температура хранения	-30°C до +100°C		-	-
Условия ИК-пайки	260°C в течение 10 секунд		-	Пиковая температура

Интерпретация:Зеленый кристалл может выдерживать более высокий постоянный ток (30 мА против 20 мА), в то время как синий кристалл имеет более высокий допустимый импульсный ток. Указанный профиль ИК-пайки критически важен для обеспечения целостности паяного соединения без повреждения корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, определяющие производительность компонента в стандартных условиях испытаний (IF = 5 мА).

Параметр	Обозначение	Синий кристалл (Мин/Тип/Макс)	Зеленый кристалл (Мин/Тип/Макс)	Ед. изм.	Условие испытания
Сила света	Iv	7.10 / - / 45.0	7.10 / - / 45.0	мкд	IF = 5 мА
Угол обзора	2θ1/2	130 (Типичный)		град	-
Пиковая длина волны	λP	468 (Типичная)	574 (Типичная)	нм	-
Доминирующая длина волны	λd	- / 470 / -	- / 571 / -	нм	IF = 5 мА
Полуширина спектра	Δλ	25 (Типичная)	15 (Типичная)	нм	-
Прямое напряжение	VF	- / 2.70 / 3.20	- / 1.75 / 2.35	V	IF = 5 мА
Обратный ток	IR	10 (Макс)	10 (Макс)	мкА	VR= 5В

Ключевой анализ:

• Яркость и бинирование:Сила света имеет широкий диапазон (от 7.1 до 45 мкд), который контролируется через систему бинирования (подробно в разделе 3). Конструкторам необходимо учитывать это различие в своем оптическом дизайне.
• Разница напряжений:Прямое напряжение (V_F) значительно различается между синим (~2.7В) и зеленым (~1.75В) кристаллами. Это критически важный аспект для проектирования схемы, особенно при питании обоих цветов от общего источника тока или шины напряжения. Как правило, для каждого цветового канала требуются отдельные токоограничивающие резисторы.
• Угол обзора:Широкий угол обзора 130 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкой видимости.
• Чувствительность к ЭСР:Примечание о мерах предосторожности от ЭСР указывает на чувствительность компонента к электростатическому разряду. Во время сборки и обращения обязательны соответствующие процедуры защиты от ЭСР (браслеты, заземленное оборудование).
• Неректифицирующая работа:Примечание к испытанию обратного тока явно указывает, что компонент не предназначен для работы в обратном направлении. Приложение обратного смещения сверх испытательного условия может вызвать мгновенный отказ.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения стабильности яркости светодиоды сортируются по бинам на основе измеренной силы света при 5 мА. Это позволяет разработчикам выбрать класс яркости, подходящий для их применения.

3.1 Бинирование по световому потоку

Структура бинирования идентична как для синего, так и для зеленого кристаллов.

Код бина	Минимальная сила света (мкд)	Максимальная сила света (мкд)
K	7.10	11.2
L	11.2	18.0
M	18.0	28.0
N	28.0	45.0

Допуск:Каждый бин силы света имеет допуск +/-15%. Например, светодиод из бина "M" может иметь фактическую силу света от 15.3 мкд до 32.2 мкд при испытательном токе.

Влияние на проектирование:Когда требуется точное согласование яркости (например, в массивах из нескольких светодиодов или при смешении цветов), может потребоваться указание более узкого кода бина или реализация калибровки в схеме управления.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические данные приведены в спецификации (страницы 6-7), типичные тенденции производительности можно вывести из параметров:

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Прямое напряжение (V_F) будет увеличиваться с ростом прямого тока (I_F). Зависимость нелинейна и характерна для диода. Разные значения V_Fдля синего и зеленого кристаллов означают, что их ВАХ будут смещены друг относительно друга.
• Зависимость силы света от тока:Световой поток (Iv) обычно увеличивается с ростом прямого тока, но в конечном итоге насыщается. Работа выше абсолютного максимального постоянного тока снизит эффективность и срок службы.
• Температурная зависимость:Сила света обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Диапазон рабочих температур от -20°C до +80°C определяет условия окружающей среды, при которых сохраняется заявленная оптическая производительность. Прямое напряжение также имеет отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с температурой).
• Спектральное распределение:Пиковые длины волн (468 нм синий, 574 нм зеленый) и полуширины спектра (25 нм синий, 15 нм зеленый) определяют чистоту цвета. Зеленый кристалл с более узкой полушириной излучает более спектрально чистый зеленый свет по сравнению с более широким синим излучением.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Компонент имеет стандартный SMD-корпус. Ключевые размеры включают размер корпуса примерно 2.0 мм x 1.25 мм при высоте всего 0.55 мм. В спецификации приведены подробные чертежи с допусками ±0.10 мм для точного проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Распиновка и полярность

Двухцветный светодиод имеет четыре вывода (1, 2, 3, 4). Распределение выводов следующее:

• Синий кристалл:Подключен к выводам 1 и 3.
• Зеленый кристалл:Подключен к выводам 2 и 4.

Такая конфигурация обычно подразумевает внутреннюю структуру с общим катодом или общим анодом, но в спецификации указаны пары выводов для каждого цвета. Полярность необходимо соблюдать при подключении к схеме управления. На корпусе имеется маркировка ориентации (вероятно, точка или скос у вывода 1).

5.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Включена рекомендуемая разводка контактных площадок для обеспечения надежной пайки и правильного механического выравнивания во время оплавления. Следование этим рекомендациям помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом) и обеспечивает хорошие паяные соединения.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи

Предоставлен подробный рекомендуемый профиль оплавления для бессвинцовых процессов пайки. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C максимум 120 секунд для постепенного нагрева платы и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Компонент должен подвергаться воздействию пиковой температуры не более 10 секунд.
• Ограничение:Компонент не должен подвергаться более чем двум циклам оплавления в этих условиях.

Этот профиль основан на стандартах JEDEC для обеспечения целостности корпуса. Низкая тепловая масса светодиода требует тщательной настройки профиля, чтобы избежать перегрева.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, ее следует выполнять с особой осторожностью:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на каждое паяное соединение.
• Ограничение:Допускается только один цикл ручной пайки.

Чрезмерный нагрев или длительный контакт могут повредить светодиодный кристалл или пластиковую линзу.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки:

• Используйте только указанные растворители: этиловый спирт или изопропиловый спирт.
• Время погружения должно быть менее одной минуты при нормальной комнатной температуре.
• Избегайте агрессивных или неуказанных химических очистителей, так как они могут повредить материал корпуса светодиода и оптическую линзу.

6.4 Условия хранения

Правильное хранение необходимо для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать "вспучивание" (растрескивание корпуса) во время оплавления.

• Запечатанная упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. Использовать в течение одного года после вскрытия влагозащитного пакета.
• Вскрытая упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Использовать в течение одной недели. Для более длительного хранения поместите в герметичный контейнер с осушителем или в азотный эксикатор.
• Прогрев:Компоненты, хранившиеся вне оригинальной упаковки более одной недели, перед пайкой следует прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация на ленте и катушке

Компонент поставляется в формате, оптимизированном для автоматических установочных машин:

• Ширина ленты: 8mm.
• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов.
• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальный объем заказа:500 штук для остаточных количеств.
• Стандарт упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Пустые ячейки запечатаны покровной лентой.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые сценарии применения

• Индикаторы состояния:Двухцветная возможность позволяет передавать несколько сигналов состояния (например, питание включено=зеленый, режим ожидания=синий, неисправность=мигание).
• Подсветка:Для небольших ЖК-дисплеев, клавиатур или панельных индикаторов, где пространство ограничено.
• Декоративное освещение:В потребительской электронике, игрушках или бытовой технике, где желательны цветные световые эффекты.
• Автомобильное внутреннее освещение:Для некритичного внутреннего освещения, учитывая диапазон рабочих температур.
• Устройства IoT и носимые устройства:Тонкий профиль и низкое энергопотребление делают его подходящим для компактной портативной электроники.

8.2 Критически важные аспекты проектирования

• Ограничение тока:ВСЕГДА используйте внешние токоограничивающие резисторы, включенные последовательно с каждым светодиодным кристаллом. Рассчитайте номиналы резисторов на основе напряжения питания, желаемого прямого тока (не превышающего номинальный постоянный ток) и типичного V_Fдля каждого цвета. Не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медной фольги на печатной плате или тепловые переходы, особенно при работе, близкой к максимальному току или при высоких температурах окружающей среды, чтобы предотвратить перегрев и преждевременное снижение яркости.
• Защита от ЭСР:Установите защитные диоды от ЭСР на линиях печатной платы, подключенных к выводам светодиода, если сборочная среда или условия конечного использования создают риск ЭСР.
• Оптический дизайн:Учитывайте широкий угол обзора и возможные вариации яркости (бинирование) при проектировании световодов, рассеивателей или линз.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с одноцветными светодиодами или более старыми двухцветными корпусами, данный компонент предлагает явные преимущества:

• Против двух дискретных светодиодов:Значительно экономит место на печатной плате (одна посадочная площадка вместо двух), сокращает время установки и упрощает спецификацию материалов.
• Против более толстых двухцветных светодиодов:Высота 0.55 мм позволяет использовать в ультратонких устройствах, таких как современные смартфоны, планшеты и тонкие ноутбуки, где высота является критическим ограничением.
• Против светодиодов, несовместимых с оплавлением:Прямая совместимость со стандартными SMT-процессами оплавления устраняет необходимость во вторичных ручных паяльных операциях, повышая выход годных изделий и надежность.
• Технология кристаллов:Использование InGaN для синего и AlInGaP для зеленого представляет собой передовые полупроводниковые материалы, известные высокой эффективностью и яркостью по сравнению со старыми технологиями.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Можно ли одновременно запитывать синий и зеленый светодиоды на максимальном постоянном токе?

Нет. Предельные эксплуатационные характеристики определяют ограничения по рассеиваемой мощности на кристалл (76 мВт для синего, 75 мВт для зеленого). Одновременная работа обоих на максимальном постоянном токе (20 мА для синего, 30 мА для зеленого) и типичном V_Fприведет к уровням мощности примерно 54 мВт и 52.5 мВт соответственно, что находится в пределах. Однако необходимо учитывать общее выделяемое тепло в крошечном корпусе. Для надежной долгосрочной работы рекомендуется запитывать их токами ниже максимальных, особенно если оба включены постоянно.

10.2 Почему прямое напряжение такое разное?

Прямое напряжение является фундаментальным свойством ширины запрещенной зоны полупроводникового материала. Синий свет с его более высокой энергией фотона (более короткой длиной волны) требует полупроводника с более широкой запрещенной зоной (InGaN), который по своей природе имеет более высокое прямое напряжение. Зеленый свет (AlInGaP) имеет немного меньшую энергию фотона, что соответствует меньшей запрещенной зоне и, следовательно, более низкому прямому напряжению. Это физическая характеристика, а не дефект.

10.3 Как интерпретировать код бина при заказе?

Код бина (например, "K", "L", "M", "N") определяет гарантированную минимальную яркость светодиода. Если вашему проекту требуется минимальная яркость 18 мкд, вы должны указать код бина "M" или выше ("N"). Если яркость не критична, более низкий код бина ("K" или "L") может быть более экономически эффективным. Уточняйте доступные коды бинов у поставщика.

10.4 Подходит ли этот светодиод для использования на улице?

Диапазон рабочих температур (-20°C до +80°C) охватывает многие уличные условия. Однако в спецификации не указана степень защиты (IP) от пыли и воды. Для уличного использования светодиод должен быть должным образом герметизирован или размещен в герметичном узле для защиты от прямого воздействия окружающей среды, влаги и УФ-излучения, которое со временем может ухудшить состояние пластиковой линзы.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование компактного IoT-сенсорного узла с двухцветным индикатором состояния. Устройство питается от стабилизатора 3.3В и использует микроконтроллер с выводами GPIO, способными выдавать 20 мА.

Реализация:

1. Проектирование схемы:Используются два вывода GPIO. Каждый вывод подключается к токоограничивающему резистору, а затем к одному цвету светодиода (выводы 1-3 для синего, выводы 2-4 для зеленого). Общее соединение (например, катоды) подключено к земле.
2. Расчет резисторов (пример для тока 10 мА):
   • Синий: R_Синий= (3.3В - 2.7В) / 0.01А = 60 Ом. Используйте стандартный резистор 62 Ом или 68 Ом.
   • Зеленый: R_{Зеленый}= (3.3В - 1.75В) / 0.01А = 155 Ом. Используйте стандартный резистор 150 Ом.
   Это обеспечивает схожую воспринимаемую яркость обоих цветов при одинаковом токе, хотя окончательные значения могут потребовать корректировки на основе фактического V_Fи желаемой интенсивности.
3. Разводка печатной платы:Посадочное место соответствует рекомендуемой конфигурации контактных площадок. На площадках используются небольшие тепловые переходы для облегчения пайки и обеспечения некоторой теплопроводности к заземляющему слою платы для рассеивания тепла.
4. Программное обеспечение:Прошивка микроконтроллера может управлять светодиодами для различных состояний: постоянный зеленый (рабочий режим), мигающий синий (передача данных), попеременное мигание (ошибка) и т.д.

Этот пример подчеркивает важность раздельных расчетов токоограничения и полезность одного компонента для множества состояний визуальной индикации.

12. Принцип работы

Излучение света в светодиодах основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее ширину запрещенной зоны материала, электроны и дырки инжектируются через переход. При рекомбинации этих носителей заряда они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Цвет (длина волны) излучаемого света напрямую определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Кристалл InGaN имеет более широкую запрещенную зону, излучая фотоны синего цвета с более высокой энергией, в то время как кристалл AlInGaP имеет более узкую запрещенную зону, излучая фотоны зеленого цвета с более низкой энергией. Два кристалла размещены в одном корпусе с прозрачной линзой, которая минимально изменяет излучаемый свет, обеспечивая компактное двухцветное решение.

13. Технологические тренды

Разработка таких светодиодов является частью более широких тенденций в оптоэлектронике:

• Миниатюризация:Постоянное уменьшение размеров корпуса (площади и высоты) для создания все более компактных и тонких конечных продуктов.
• Повышенная интеграция:Переход от двухцветных к RGB (красный, зеленый, синий) корпусам и даже к корпусам со встроенными драйверами или управляющими ИС ("умные светодиоды").
• Повышенная эффективность:Постоянное улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) и методов извлечения света позволяет получать более яркие светодиоды при меньших токах управления, снижая общее энергопотребление системы.
• Улучшенная надежность:Достижения в материалах корпусов (эпоксидные смолы, силиконы) и конструкции кристаллов повышают долговечность и устойчивость к тепловым нагрузкам и факторам окружающей среды.
• Расширенный цветовой охват:Разработка новых полупроводниковых материалов и люминофоров для получения более чистых и насыщенных цветов, а также точных цветовых температур белого света для продвинутых дисплеев и систем освещения.

Устройства, подобные описанному здесь, представляют собой зрелое, экономически эффективное решение для стандартных задач индикации и функционального освещения, пользующееся преимуществами этих постоянных отраслевых достижений.