Техническая спецификация двухцветного SMD светодиода LTST-C395KGKSKT - Корпус 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 1.8-2.4В - Мощность 75мВт - Зеленый/Желтый

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики двухцветного светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Компонент объединяет два независимых излучающих кристалла в одном компактном корпусе, обеспечивая зеленое и желтое свечение с одной посадочной площадки. Разработанный для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB), он идеально подходит для применений с ограниченным пространством в потребительской электронике, телекоммуникационном и промышленном оборудовании.

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают соответствие директиве RoHS (Ограничение использования опасных веществ), что делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими нормами. Для обоих цветов используется технология полупроводников Ultra Bright AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), которая, как правило, обеспечивает более высокую эффективность и лучшую стабильность параметров по сравнению со старыми технологиями. Устройство поставляется в стандартной для отрасли 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов, соответствующей стандартам EIA, что облегчает высокоскоростную автоматизированную установку. Оно полностью совместимо с процессами пайки оплавлением в инфракрасном (ИК) диапазоне, что является стандартом для современных линий сборки технологий поверхностного монтажа (SMT).

Области применения разнообразны, сфокусированы на сегментах, требующих компактных, надежных индикаторов и подсветки. Ключевые рынки включают телекоммуникационные устройства (например, сотовые телефоны, сетевое оборудование), продукты офисной автоматизации (например, ноутбуки, периферийные устройства), бытовую технику и различные системы промышленного управления. Конкретные применения охватывают подсветку клавиатур/клавиатурных блоков, индикаторы состояния и питания, микродисплеи и символическую подсветку на панелях управления.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

Рабочие характеристики светодиода определяются набором абсолютных максимальных и стандартных рабочих параметров, все указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение абсолютных максимальных значений может привести к необратимому повреждению.

2.1 Абсолютные максимальные параметры и тепловые характеристики

Максимальная рассеиваемая мощность устройства составляет 75 милливатт (мВт) для каждого цветового канала. Постоянный прямой ток не должен превышать 30 мА на каждый кристалл. Для импульсного режима работы допустим пиковый прямой ток 80 мА при определенных условиях: скважность 1/10 и длительность импульса 0,1 миллисекунды. Максимальное обратное напряжение, которое может быть приложено, составляет 5 Вольт. Рабочий температурный диапазон составляет от -30°C до +85°C, в то время как диапазон температур хранения несколько шире: от -40°C до +85°C. Критическим параметром для сборки является условие инфракрасной пайки, рассчитанное на пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что типично для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

При стандартном испытательном условии прямого тока 20мА (IF=20mA) сила света (Iv) для зеленого кристалла составляет от минимум 28,0 милликандел (мкд) до максимум 112,0 мкд. Желтый кристалл демонстрирует более высокий выход, от 45,0 мкд до 180,0 мкд. Типичный угол обзора, определяемый как 2θ1/2 (полный угол, при котором интенсивность падает до половины осевого значения), составляет 130 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности.

Пиковая длина волны излучения (λP) составляет типично 574,0 нм для зеленого и 591,0 нм для желтого. Доминирующая длина волны (λd), ключевой параметр для определения цвета, определяется в рамках бинов. Для зеленого она находится в диапазоне от 567,5 нм до 576,5 нм, а для желтого — от 587,0 нм до 594,5 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) типично составляет 15 нм для обоих цветов, описывая спектральную чистоту.

Прямое напряжение (VF) при 20мА составляет от 1,8В (мин.) до 2,4В (макс.) для обоих кристаллов. Обратный ток (IR) гарантированно меньше или равен 10 микроамперам (мкА) при приложении обратного смещения 5В.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе силы света и доминирующей длины волны.

3.1 Биннинг по силе света (Iv)

Для зеленого светодиода бины силы света обозначены N, P и Q с диапазонами 28,0-45,0 мкд, 45,0-71,0 мкд и 71,0-112,0 мкд соответственно. Для желтого светодиода бины — P, Q и R с диапазонами 45,0-71,0 мкд, 71,0-112,0 мкд и 112,0-180,0 мкд соответственно. К каждому бину применяется допуск +/-15%.

3.2 Биннинг по оттенку (Доминирующая длина волны)

Зеленые светодиоды сортируются по доминирующей длине волны на коды C (567,5-570,5 нм), D (570,5-573,5 нм) и E (573,5-576,5 нм). Желтые светодиоды сортируются на коды J (587,0-589,5 нм), K (589,5-592,0 нм) и L (592,0-594,5 нм). Допуск для каждого бина длины волны составляет +/- 1 нм. Такой точный бининг позволяет разработчикам выбирать светодиоды, соответствующие конкретным требованиям к цветовым координатам для их применения.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габариты корпуса и назначение выводов

Светодиод имеет линзу из прозрачной эпоксидной смолы. Габаритные размеры корпуса приведены на подробном чертеже. Все критические размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0,1 мм, если не указано иное. Назначение выводов имеет решающее значение для правильного проектирования схемы: выводы 1 и 3 назначены на зеленый кристалл AlInGaP, а выводы 2 и 4 — на желтый кристалл AlInGaP. Такая конфигурация позволяет независимо управлять двумя цветами.

4.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на PCB

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для печатной платы, обеспечивающий правильную пайку, механическую стабильность и тепловые характеристики. Соблюдение этой конструкции необходимо для получения надежных паяных соединений в процессе оплавления и для долгосрочной надежности сборки.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Параметры пайки оплавлением

Компонент сертифицирован для бессвинцовых (Pb-free) процессов инфракрасной пайки оплавлением. Предоставлен рекомендуемый температурный профиль, который обычно включает стадию предварительного нагрева, подъем температуры, зону пиковой температуры и фазу охлаждения. Критическим параметром является максимальная пиковая температура корпуса 260°C, которая не должна превышаться более 10 секунд. Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции платы, припоя и характеристик печи, и рекомендуется проведение испытаний на уровне платы.

5.2 Ручная пайка и переделка

Если необходима ручная пайка паяльником, максимальная рекомендуемая температура жала составляет 300°C, а время пайки на вывод не должно превышать 3 секунды. Это следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического повреждения пластикового корпуса и полупроводникового кристалла.

5.3 Меры предосторожности при хранении и обращении

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ESD). Рекомендуется работать с заземленным браслетом или в антистатических перчатках, и все оборудование должно быть правильно заземлено. Для хранения невскрытые влагозащищенные пакеты (с осушителем) должны храниться при температуре 30°C или ниже и относительной влажности (RH) 90% или ниже, срок годности — один год. После вскрытия оригинальной упаковки компоненты должны храниться в среде, не превышающей 30°C и 60% RH. Рекомендуется завершить процесс ИК-оплавления в течение одной недели после вскрытия (Уровень чувствительности к влаге 3, MSL 3). Для более длительного хранения вне оригинального пакета перед пайкой требуется прогрев при температуре примерно 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время оплавления.

5.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных или агрессивных химикатов может повредить эпоксидную линзу и корпус.

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Спецификации ленты и катушки

Стандартная упаковка — 8-миллиметровая несущая лента, намотанная на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 4000 штук. Карманы ленты запечатаны верхней покровной лентой. При упаковке соблюдаются отраслевые стандарты (ANSI/EIA 481). Для количеств меньше полной катушки для остатков указано минимальное упаковочное количество 500 штук. В спецификации упаковки также указано, что максимум два последовательных кармана для компонентов могут быть пустыми.

7. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

7.1 Типичные сценарии применения

Этот двухцветный светодиод оптимально использовать в устройствах, требующих многостатусной индикации из одной точки. Примеры: одна кнопка, которая светится зеленым для "включено/активно" и желтым для "ожидание/зарядка"; индикатор на панели, показывающий зеленый для нормальной работы и желтый для предупреждения; или подсветка, которая может переключаться между двумя цветами для разных режимов в потребительской электронике. Его малый размер делает его идеальным для современных миниатюрных портативных устройств.

7.2 Соображения по проектированию и схемотехнике

Разработчики должны включать соответствующие токоограничивающие резисторы последовательно с каждым кристаллом светодиода (Зеленый: Выводы 1/3, Желтый: Выводы 2/4), чтобы гарантировать, что прямой ток не превысит максимальное постоянное значение 30мА. Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (Vпитания - Vf_светодиода) / If, где Vf_светодиода — прямое напряжение светодиода (для консервативного дизайна используйте максимальное значение). Для применений, связанных с мультиплексированием или ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) для диммирования, убедитесь, что мгновенный ток во время импульса "включено" не превышает номинальный пиковый прямой ток. Широкий угол обзора (130°) следует учитывать при механическом проектировании световодов или рассеивателей, если требуется определенная диаграмма направленности.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличием данного компонента является интеграция двух высокопроизводительных кристаллов AlInGaP в одном корпусе. По сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов это экономит значительное место на печатной плате, уменьшает количество компонентов и упрощает сборку. Технология AlInGaP сама по себе обычно имеет преимущества в световой отдаче и температурной стабильности по сравнению с традиционными технологиями GaP или GaAsP, особенно в янтарно-желто-зеленом спектре. Сочетание прозрачной линзы и широкого угла обзора обеспечивает хорошую видимость вне оси, что полезно для индикаторов состояния.

9. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Могу ли я одновременно питать и зеленый, и желтый кристаллы током по 20мА каждый?

А: Да, но необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. При 20мА и типичном Vf мощность на кристалл составляет около 40-48мВт. Одновременная работа обоих даст 80-96мВт, что превышает абсолютный максимальный рейтинг рассеиваемой мощности в 75мВт на кристалл. Для непрерывной одновременной работы необходимо снизить ток, чтобы общая мощность устройства оставалась в безопасных пределах, с учетом тепловой среды.

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

А: Пиковая длина волны (λP) — это единственная длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны (λd) — это расчетное значение, полученное из диаграммы цветности CIE; оно представляет собой длину волны чистого монохроматического света, который выглядел бы для человеческого глаза того же цвета, что и светодиод. λd часто более актуальна для спецификации цвета в приложениях.

В: В спецификации упоминается "I.C. Compatible." Что это значит?

А: Это указывает на то, что светодиод может управляться непосредственно выходными выводами большинства стандартных интегральных схем (ИС), таких как микроконтроллеры или логические элементы, без необходимости в дополнительной буферизации или транзисторах-драйверах, поскольку его требования к прямому напряжению и току находятся в пределах типичных выходных возможностей таких ИС.

10. Практический пример применения

Рассмотрим портативное медицинское устройство с одной многофункциональной кнопкой. Требование дизайна — обеспечить четкую, недвусмысленную обратную связь о состоянии: постоянный зеленый, когда устройство включено и работает нормально, мигающий желтый, когда батарея разряжена, и выключен, когда устройство выключено. Используя LTST-C395KGKSKT, разработчик может разместить один компонент под кнопкой. Микроконтроллер может независимо управлять анодами зеленого и желтого через два вывода GPIO с соответствующими последовательными резисторами. Это решение использует минимальное пространство на плате, обеспечивает два различных цвета из одного места и упрощает оптический дизайн по сравнению с попыткой совместить два отдельных светодиода под маленькой кнопкой.

11. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В светодиоде AlInGaP полупроводниковый материал состоит из алюминия, индия, галлия и фосфора. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, которая контролируется точным составом сплава AlInGaP. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивая защиту от окружающей среды, механическую стабильность и помогая формировать световой поток.

12. Отраслевые тенденции и разработки

Тенденция в технологии SMD светодиодов продолжается в направлении повышения эффективности (больше люмен на ватт), уменьшения размеров корпусов для увеличения плотности и улучшения постоянства цвета и цветопередачи. Также растет внимание к надежности в условиях более высоких температур, что обусловлено такими применениями, как автомобильное освещение и мощная электроника. Интеграция нескольких кристаллов (многоцветных или RGB) в один корпус, как видно в данном компоненте, является распространенной стратегией для экономии места и затрат в сложных системах индикации и подсветки. Кроме того, совместимость с автоматизированной сборкой и строгими температурными профилями пайки остается фундаментальным требованием для массового производства во всех секторах электроники.