Техническая документация LTST-C195TBKFKT-5A: Двухцветный SMD светодиод (Синий/Оранжевый) - Высота 0.55мм - 3.2В/2.3В - 38мВт/50мВт

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики LTST-C195TBKFKT-5A — двухцветного светодиода (LED) для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент объединяет два различных полупроводниковых кристалла в одном сверхтонком корпусе: один излучает синий свет (на основе технологии InGaN), а другой — оранжевый свет (на основе технологии AlInGaP). Он предназначен для автоматизированных процессов сборки и применений, где критически важны экономия места и надежная работа.

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают соответствие директиве RoHS, исключительно малую высоту профиля 0.55 мм и высокую яркость. Он поставляется на 8-мм ленте, намотанной на 7-дюймовые катушки, что соответствует стандартам EIA, и совместим с автоматическим оборудованием для установки компонентов и стандартными процессами инфракрасной (IR) пайки оплавлением. Его конструкция также совместима с интегральными схемами.

Типичные области применения охватывают телекоммуникации, офисную автоматизацию, бытовую технику и промышленное оборудование. Конкретные варианты использования включают подсветку клавиатур и кнопок, индикацию состояния, интеграцию в микродисплеи, а также подсветку сигналов или символов.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В этом разделе представлен детальный объективный анализ предельных рабочих режимов и характеристик светодиода в стандартных условиях испытаний.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (P_d):38 мВт для синего кристалла; 50 мВт для оранжевого кристалла. Этот параметр указывает максимальную мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла без деградации.
• Пиковый прямой ток (I_FP):40 мА для обоих цветов, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):10 мА для синего; 20 мА для оранжевого. Это рекомендуемый максимальный постоянный прямой ток.
• Рабочая температура и температура хранения:Компонент рассчитан на диапазон температуры окружающей среды (T_a) от -20°C до +80°C во время работы и от -30°C до +100°C во время хранения.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение максимум 5 секунд, что является стандартом для бессвинцовых процессов оплавления.

2.2 Электрические и оптические характеристики при T_a=25°C

Эти параметры определяют типичные характеристики компонента при работе в указанных условиях (I_F= 5 мА, если не указано иное).

• Сила света (I_V):Минимум 11.2 мкд для обоих цветов. Типичный максимум составляет 45 мкд для синего и 71 мкд для оранжевого. Это мера воспринимаемой человеческим глазом яркости.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 130 градусов. Этот широкий угол указывает на диффузный, ненаправленный характер излучения, подходящий для освещения площади.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Обычно 468 нм (Синий) и 611 нм (Оранжевый). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 465-475 нм (Синий) и 600-610 нм (Оранжевый) при 5 мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Обычно 25 нм (Синий) и 17 нм (Оранжевый). Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический цвет.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 2.80 В (Синий, макс. 3.20 В) и 2.00 В (Оранжевый, макс. 2.30 В) при 5 мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА для обоих при V_R= 5 В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении; этот параметр указан только для целей тестирования.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются (распределяются по бинам) на основе измеренной силы света для обеспечения однородности в производственной партии.

3.1 Сортировка по силе света

Для каждого цвета определены диапазоны интенсивности, которым присвоен код бина. Допуск внутри каждого бина составляет +/-15%.

Сортировка синего светодиода (@5 мА):

• Бин L: 11.2 - 18.0 мкд
• Бин M: 18.0 - 28.0 мкд
• Бин N: 28.0 - 45.0 мкд

Сортировка оранжевого светодиода (@5 мА):

• Бин L: 11.2 - 18.0 мкд
• Бин M: 18.0 - 28.0 мкд
• Бин N: 28.0 - 45.0 мкд
• Бин P: 45.0 - 71.0 мкд

Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды с гарантированной минимальной яркостью для своего применения, помогая достичь равномерного визуального результата на нескольких устройствах.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 6 для угла обзора), их значение критически важно для проектирования.

4.1 Зависимость силы света от прямого тока (I_F-I_VКривая)

Световой выход приблизительно пропорционален прямому току, но эта зависимость не является идеально линейной, особенно при более высоких токах, где эффективность может снижаться из-за нагрева. Работа на рекомендованном постоянном токе или ниже него обеспечивает стабильный выход и долгий срок службы.

4.2 Зависимость прямого напряжения от прямого тока (I_F-V_FКривая)

Светодиод демонстрирует экспоненциальную ВАХ, характерную для диода. Небольшое изменение прямого напряжения может вызвать большое изменение тока. Поэтому стандартной практикой является питание светодиодов от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы обеспечить стабильный и предсказуемый световой выход и предотвратить тепловой разгон.

4.3 Спектральное распределение

Спектральная кривая показывает относительную мощность излучения на разных длинах волн. Пиковая длина волны (λ_P) и полуширина (Δλ) определяются из этой кривой. Оранжевый кристалл AlInGaP обычно имеет более узкую спектральную ширину, чем синий кристалл InGaN, что приводит к более насыщенному цвету.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и назначение выводов

Компонент соответствует стандартному посадочному месту SMD. Критические размеры включают размер корпуса и общую высоту 0.55 мм. Назначение выводов следующее: выводы 1 и 3 — анод/катод синего светодиода, выводы 2 и 4 — анод/катод оранжевого светодиода. Линза прозрачная. Все размерные допуски составляют ±0.1 мм, если не указано иное.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате и полярность

В техническом описании приведена рекомендуемая контактная площадка (посадочное место) для печатной платы (PCB). Соблюдение этого шаблона критически важно для получения надежных паяных соединений, правильного позиционирования и эффективного отвода тепла во время процесса оплавления. Конструкция площадки также помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом). Четкая маркировка полярности на шелкографии платы, соответствующая индикатору катода светодиода, необходима для предотвращения неправильной установки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры инфракрасной пайки оплавлением

Для бессвинцовых процессов пайки предоставлен рекомендуемый профиль оплавления. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение максимум 120 секунд для постепенного нагрева платы и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Компонент должен подвергаться пиковой температуре не более 10 секунд, и процесс оплавления не должен выполняться более двух раз.

Эти параметры основаны на стандартах JEDEC для обеспечения надежного монтажа без повреждения корпуса светодиода или полупроводникового кристалла внутри.

6.2 Условия хранения и обращения

Меры предосторожности от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Обращение должно осуществляться с использованием антистатических браслетов, ковриков и заземленного оборудования.

Уровень чувствительности к влаге (MSL):Компонент имеет рейтинг MSL 3. Это означает, что после вскрытия оригинальной влагозащитной упаковки компоненты должны быть припаяны в течение одной недели (168 часов) в условиях цеха (<30°C/60% относительной влажности). Если это время превышено, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время оплавления.

Длительное хранение:Невскрытые упаковки должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤90%. Для вскрытых упаковок или длительного хранения компоненты следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в атмосфере азота.

6.3 Очистка

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

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество в упаковке — 4000 штук на катушке. Для количеств менее полной катушки применяется минимальное упаковочное количество 500 штук. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA-481.

8. Рекомендации по применению и соображения для проектирования

8.1 Типовые схемы включения

Каждый цветовой канал (Синий и Оранжевый) должен управляться независимо. Последовательный токоограничивающий резистор — это простейший метод управления. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для более стабильной работы, особенно при изменении напряжения V_{питания}или для точного управления яркостью, рекомендуется использовать схему драйвера постоянного тока (например, на основе специализированной микросхемы драйвера светодиодов или транзисторного источника тока).

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала, правильное тепловое проектирование продлевает срок службы светодиода. Убедитесь, что конструкция контактных площадок на печатной плате обеспечивает достаточную площадь меди для работы в качестве радиатора. Избегайте длительной работы светодиода на абсолютных максимальных значениях тока и мощности, так как это ускоряет деградацию светового потока (снижение светового выхода со временем).

8.3 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 130 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого, равномерного освещения, а не сфокусированного луча. Для более направленного света могут потребоваться внешние линзы или световоды. Прозрачная линза оптимальна для излучения чистого цвета.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевыми отличительными факторами данного компонента являются егодвухцветная функциональность в сверхтонком корпусе высотой 0.55 мм. Это позволяет реализовать два независимых индикатора состояния или смешение цветов в посадочном месте, обычно занимаемом одноцветным светодиодом. Использование InGaN для синего и AlInGaP для оранжевого представляет собой стандартные, высокоэффективные полупроводниковые технологии для соответствующих цветов, обеспечивающие хорошую яркость и надежность. Его совместимость с автоматизированной сборкой и стандартными профилями оплавления делает его готовым решением для современного электронного производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

Нет. Абсолютные максимальные параметры определяют пределы рассеиваемой мощности для каждого кристалла (38 мВт Синий, 50 мВт Оранжевый). Одновременная работа обоих при I_F=10 мА (Синий) и I_F=20 мА (Оранжевый) приведет к приблизительному потреблению мощности 28 мВт (Синий: 10 мА * 2.8 В) и 40 мВт (Оранжевый: 20 мА * 2.0 В), в сумме 68 мВт. Хотя это ниже суммы индивидуальных максимумов, тепло концентрируется на очень маленькой площади. Для надежной долгосрочной работы рекомендуется работать ниже максимальных параметров и учитывать тепловые эффекты на печатной плате.

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

Пиковая длина волны (λ_P)— это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность, измеряемую спектрометром.Доминирующая длина волны (λ_d)— это расчетное значение, полученное из диаграммы цветности CIE, которое представляет собой единственную длину волны, воспринимаемую человеческим глазом как цвет. Для монохроматических светодиодов они часто близки, но для светодиодов с более широким спектром (например, белых) они могут сильно различаться. В этом техническом описании оба параметра предоставлены для точного определения цвета.

10.3 Зачем указывается параметр обратного тока (I_R), если светодиод не предназначен для работы в обратном направлении?

Спецификация I_R(макс. 100 мкА при 5 В) являетсяпараметром контроля качества и тока утечки. Она гарантирует целостность полупроводникового перехода. Во время сборки или в схеме светодиод может кратковременно подвергаться небольшому обратному смещению. Этот параметр гарантирует, что в таких условиях ток утечки не превысит установленного предела, что указывает на правильно изготовленный компонент. Это не следует интерпретировать как безопасный рабочий режим.

11. Пример практического применения

Сценарий: Двухрежимный индикатор состояния на портативном устройстве

Портативное медицинское устройство использует один индикатор для отображения нескольких состояний: Выключено (нет света), Ожидание (Оранжевый) и Активно (Синий). LTST-C195TBKFKT-5A идеально подходит, так как экономит место по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов. Микроконтроллер (MCU) имеет два вывода GPIO, каждый подключен к одному цветовому каналу светодиода через токоограничивающий резистор (например, 150 Ом для синего и 100 Ом для оранжевого, при напряжении питания 5 В). Прошивка управляет выводами независимо. Сверхтонкая высота позволяет разместить его за тонкой передней панелью. Широкий угол обзора обеспечивает видимость состояния с разных углов. Разработчик выбирает бины M или N для обоих цветов, чтобы обеспечить достаточную яркость при окружающем освещении.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия. В обычном кремниевом диоде эта энергия выделяется в виде тепла. В светодиодах полупроводниковые материалы (InGaN для синего/зеленого, AlInGaP для красного/оранжевого/желтого) имеют прямую запрещенную зону, что приводит к высвобождению этой энергии преимущественно в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Прозрачная эпоксидная линза защищает кристалл и помогает формировать диаграмму направленности излучения.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, подобных данному, следует нескольким отраслевым тенденциям:Миниатюризация(более тонкие и маленькие корпуса),Повышение эффективности(больший световой выход на единицу электрической мощности) иПовышение надежности(устойчивость к жестким условиям и автоматизированной сборке). Интеграция нескольких кристаллов (многоцветных или RGB) в один корпус является распространенным подходом для экономии места на плате и упрощения сборки. Кроме того, наблюдается постоянное стремление к улучшению однородности цвета (более жесткая сортировка) и разработке корпусов, способных выдерживать более высокие плотности мощности для применений в общем освещении, хотя данный конкретный компонент оптимизирован для использования в качестве маломощного индикатора.