LTST-C195TGKRKT Двухцветный SMD светодиод - Техническая спецификация - Размер 2.0x1.25x0.55мм - Зеленый 3.5В / Красный 2.4В - 76мВт

1. Обзор продукта

LTST-C195TGKRKT — это двухцветный светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений, требующих компактных размеров и надежной работы. Компонент объединяет два различных полупроводниковых чипа в одном корпусе: чип InGaN (нитрид индия-галлия) для зеленого свечения и чип AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для красного свечения. Основная цель разработки — обеспечить высокую яркость и цветовую индикацию в исключительно тонком форм-факторе, что делает его подходящим для конструкций с ограниченным пространством, таких как ультратонкая потребительская электроника, носимые устройства и передовые панельные индикаторы.

Ключевое преимущество этого светодиода заключается в возможности получения двух цветов из одного стандартного корпуса EIA, что устраняет необходимость в двух отдельных компонентах. Это экологически чистый продукт, соответствующий директиве RoHS. Корпус поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что полностью совместимо с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, используемым в серийном производстве. Кроме того, он рассчитан на стандартные процессы пайки инфракрасным (ИК) оплавлением, что облегчает интеграцию в автоматизированные линии сборки печатных плат.

2. Глубокий анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для надежной работы условия не должны превышать эти значения. Параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт для зеленого чипа, 75 мВт для красного чипа. Этот параметр указывает максимальную мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла без деградации.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА для зеленого, 80 мА для красного. Это максимально допустимый импульсный ток, обычно указываемый при скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс, используемый для кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА для зеленого, 30 мА для красного. Это рекомендуемый постоянный рабочий ток для стандартной работы на номинальной яркости.
• Температурные диапазоны:Рабочий: от -20°C до +80°C; Хранения: от -30°C до +100°C.
• Условия ИК оплавления:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что является стандартным условием для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Зеленый чип: минимум 112 мкд, максимум 450 мкд. Красный чип: минимум 112 мкд, максимум 280 мкд. Типичное значение не указано, что означает управление производительностью через систему бининга.
• Угол обзора (2θ_1/2):Типичный широкий угол обзора 130 градусов для обоих цветов, определяемый как угол отклонения от оси, при котором интенсивность падает до половины своего осевого значения.
• Пиковая длина волны (λ_P):Типично 525 нм (зеленый) и 639 нм (красный). Это длина волны в наивысшей точке спектра излучения.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Типично 525 нм (зеленый) и 631 нм (красный). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, полученная из диаграммы цветности CIE, и она имеет решающее значение для определения цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Типично 35 нм (зеленый) и 20 нм (красный). Это указывает на спектральную чистоту; более узкая полуширина означает более насыщенный, чистый цвет.
• Прямое напряжение (V_F):Типично 3.30В (макс. 3.50В) для зеленого и 2.00В (макс. 2.40В) для красного при 20мА. Это критический параметр для разработки схемы управления и выбора источника питания.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА для обоих при обратном напряжении (V_R) 5В. В спецификации явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот тест предназначен только для характеристики утечки.

3. Объяснение системы бининга

Продукт использует систему бининга для категоризации светодиодов на основе ключевых оптических параметров, обеспечивая согласованность в пределах партии. Допуск для каждого бина по силе света составляет ±15%, а для бина по доминирующей длине волны — ±1 нм.

3.1 Бининг по силе света

Зеленый цвет (@20мА):

Код бина R: 112.0 – 180.0 мкд

Код бина S: 180.0 – 280.0 мкд

Код бина T: 280.0 – 450.0 мкд

Красный цвет (@20мА):

Код бина R: 112.0 – 180.0 мкд

Код бина S: 180.0 – 280.0 мкд

3.2 Бининг по доминирующей длине волны (только зеленый)

Код бина AP: 520.0 – 525.0 нм

Код бина AQ: 525.0 – 530.0 нм

Код бина AR: 530.0 – 535.0 нм

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.1 для спектрального распределения, Рис.6 для угла обзора), их типичные интерпретации имеют решающее значение для проектирования.

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Зависимость прямого напряжения (V_F) от прямого тока (I_F) является нелинейной. Для обоих чипов V_Fбудет увеличиваться с ростом I_Fи уменьшаться с повышением температуры перехода. Настоятельно рекомендуется использовать источник постоянного тока, а не источник постоянного напряжения, чтобы обеспечить стабильный световой поток.
• Температурные характеристики:Сила света обычно уменьшается с увеличением температуры перехода. Рабочий температурный диапазон от -20°C до +80°C определяет условия окружающей среды, при которых гарантируется заявленная производительность. Конструкторы должны учитывать тепловое управление на печатной плате, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев при высоких токах или в закрытых пространствах.
• Спектральное распределение:Зеленый чип (InGaN) имеет более широкую спектральную полуширину (35 нм) по сравнению с красным чипом (AlInGaP) (20 нм). Это влияет на смешение цветов при использовании с другими светодиодами и на воспринимаемую насыщенность цвета.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Ключевые размеры включают размер корпуса приблизительно 2.0мм x 1.25мм с критически малой высотой профиля 0.55мм (типично). Все размерные допуски составляют ±0.10мм, если не указано иное. Корпус оснащен прозрачной линзой, которая оптимальна для достижения указанного широкого угла обзора и не окрашивает излучаемый свет.

5.2 Назначение выводов и полярность

Светодиод имеет четыре вывода. Зеленый чип подключен между выводами 1 и 3. Красный чип подключен между выводами 2 и 4. Такая конфигурация позволяет независимо управлять каждым цветом. Обозначение катода/анода для каждого чипа необходимо проверять по рекомендуемой схеме контактных площадок для пайки, чтобы обеспечить правильную ориентацию при проектировании и сборке печатной платы.

5.3 Рекомендуемые размеры контактных площадок

В спецификации приведен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для проектирования печатной платы. Соблюдение этих размеров необходимо для получения надежных паяных соединений, правильного выравнивания и эффективного отвода тепла во время процесса оплавления. Конструкция площадки также помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом) во время пайки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

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

- Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.

- Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для постепенного нагрева платы и компонентов, активации флюса и минимизации теплового удара.

- Пиковая температура:Максимум 260°C.

- Время выше температуры ликвидуса:Компонент должен подвергаться воздействию пиковой температуры не более 10 секунд, и этот цикл оплавления не должен выполняться более двух раз.

Профиль основан на стандартах JEDEC для обеспечения надежности. Однако в спецификации правильно отмечено, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции платы, компонентов, паяльной пасты и печи, поэтому рекомендуется проводить характеристику.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой не выше 300°C и ограничьте время контакта максимум 3 секундами на соединение. Это следует делать только один раз, чтобы избежать теплового повреждения светодиодного чипа и пластикового корпуса.

6.3 Условия хранения

Светодиоды являются устройствами, чувствительными к влаге (MSD).

- Запечатанная упаковка:Хранить при ≤ 30°C и ≤ 90% относительной влажности. Использовать в течение одного года с даты вскрытия влагозащитного пакета.

- Вскрытая упаковка:Хранить при ≤ 30°C и ≤ 60% относительной влажности. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение одной недели после вскрытия. Для более длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный эксикатор. Компоненты, хранившиеся более недели, перед пайкой следует прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивание корпуса из-за давления пара во время оплавления).

6.4 Очистка

Используйте только указанные чистящие средства. Неуказанные химические вещества могут повредить пластиковый корпус. Если требуется очистка после пайки, погрузите светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре менее чем на одну минуту. Не используйте ультразвуковую очистку, если не проверена ее совместимость, так как она может вызвать механическое напряжение.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Устройство поставляется в формованной несущей ленте с защитной верхней покрывающей лентой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке — 4000 штук. Минимальная упаковочная партия в 500 штук доступна для остаточных количеств. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. На катушке допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов (пустых ячеек).

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали LTST-C195TGKRKT следует внутренней системе кодирования производителя, которая обычно кодирует информацию о серии, размере, цвете, кодах бинов и упаковке. В данном случае "TG" и "KR", вероятно, указывают на комбинации зеленого и красного цвета/бининга соответственно.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:Возможность двух цветов позволяет передавать несколько сигналов состояния (например, Зеленый=ОК/Включено, Красный=Неисправность/Тревога, Оба=Ожидание/Предупреждение) из одной точки компонента.
• Подсветка клавиатур и значков:Его тонкий профиль идеально подходит для подсветки тонких кнопок или символов в потребительской электронике, бытовой технике и автомобильных интерьерах.
• Панельные индикаторы:Для промышленных панелей управления, сетевого оборудования и приборов, где пространство ограничено и требуется четкое цветовое различие.
• Портативные и носимые устройства:Умные часы, фитнес-трекеры и медицинские мониторы выигрывают от малой высоты и двухфункционального индикатора.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока для каждого цветового канала. Рассчитайте значение резистора на основе напряжения питания (V_CC), типичного V_Fсветодиода при требуемом токе и желаемого I_F(например, 20мА). Пример для зеленого: R = (V_CC- 3.3В) / 0.020А.
• Защита от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Реализуйте меры защиты от ЭСР на печатной плате (например, TVS-диоды) рядом со светодиодными соединениями, если длина дорожки значительна или среда подвержена ЭСР. Всегда обращайтесь с компонентами с соблюдением надлежащих мер предосторожности от ЭСР (браслеты, заземленные рабочие места).
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь меди вокруг тепловых площадок (если есть) или выводов для отвода тепла, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или близких к максимальному току.
• Оптическое проектирование:Прозрачная линза и угол обзора 130 градусов обеспечивают широкое рассеянное освещение. Для направленного света могут потребоваться внешние линзы или световоды.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTST-C195TGKRKT заключается в сочетании следующих особенностей:

1. Ультратонкий профиль (0.55мм):Тоньше, чем многие стандартные двухцветные светодиоды, что позволяет использовать в все более тонких продуктах.

2. Технология чипа:Использует высокоэффективный InGaN для зеленого и AlInGaP для красного, обеспечивая хорошую яркость и цветовые характеристики.

3. Интеграция двух чипов:Объединяет два цвета в одном корпусе стандартного размера, экономя место на печатной плате и затраты на сборку по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов.

4. Совместимость с производством:Полная совместимость с ленточной упаковкой, автоматической установкой и процессами бессвинцовой пайки оплавлением делает его идеальным для крупносерийного автоматизированного производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я одновременно питать зеленый и красный светодиоды на их максимальном постоянном токе?

О: В предельных эксплуатационных параметрах указана рассеиваемая мощность на чип (76мВт зеленый, 75мВт красный). Одновременная работа при 20мА (зеленый) и 30мА (красный) приводит к приблизительному потреблению мощности 66мВт (3.3В*0.02А) и 60мВт (2.0В*0.03А) соответственно, что находится в пределах. Однако необходимо учитывать общее тепло, выделяемое в крошечном корпусе, и может потребоваться снижение номинальных характеристик при высоких температурах окружающей среды.

В2: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая длина волны в точке наивысшей интенсивности излучаемого спектра. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое представляет "цвет", который мы видим. Для монохроматических светодиодов они часто близки, но для более широких спектров (как у зеленого чипа здесь) они могут немного отличаться. λ_dболее актуальна для спецификации цвета.

В3: Почему тест обратного тока проводится при 5В, если устройство не предназначено для обратной работы?

О: Тест I_Rпри V_R=5В — это тест качества и утечки для полупроводникового перехода. Он проверяет целостность чипа. Применение обратного напряжения в реальной схеме не рекомендуется и может быстро повредить светодиод, так как он не предназначен для блокировки значительного обратного напряжения.

В4: Как выбрать подходящий код бина для моего приложения?

О: Для приложений, требующих одинаковой яркости нескольких устройств (например, индикаторов состояния на панели), укажите более узкий бин по силе света (например, бин S или T). Для приложений, критичных к цвету (например, смешение цветов), укажите бин по доминирующей длине волны (AP, AQ, AR для зеленого). Проконсультируйтесь с поставщиком во время закупки, чтобы убедиться, что поставляемая партия соответствует вашим требованиям к бинингу.

11. Практический пример использования

Сценарий: Проектирование двухстатусного индикатора для модуля IoT-датчика

Компактному модулю IoT-датчика необходимо индицировать питание (зеленый) и активность передачи данных (красный) с помощью одного светодиода из-за ограниченного пространства. Выбран LTST-C195TGKRKT.

1. Разводка печатной платы:Используется рекомендуемый посадочный рисунок. Выводы 1 и 3 (зеленый) подключены к выводу GPIO, установленному на высокий уровень для "ВКЛ" через резистор 100 Ом (для питания 3.3В: (3.3В-3.3В)/0.02А ≈ 0 Ом, поэтому небольшой резистор ограничивает пусковой ток). Выводы 2 и 4 (красный) подключены к другому выводу GPIO через резистор 68 Ом (для питания 3.3В: (3.3В-2.0В)/0.02А = 65 Ом).

2. Прошивка:Зеленый светодиод постоянно включен, когда питание в норме. Красный светодиод кратковременно мигает во время пакетов передачи данных.

3. Результат:Модуль обеспечивает четкую двухстатусную индикацию из одной точки размером 2.0x1.25мм, занимая минимальное место и высоту на плате, и собирается с использованием стандартных процессов поверхностного монтажа.

12. Введение в принцип работы

Излучение света в светодиодах основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в активной области.

-Зеленый светодиодиспользует сложный полупроводникInGaN(нитрид индия-галлия). Изменение соотношения индия и галлия позволяет настраивать ширину запрещенной зоны для получения зеленого света (~525 нм).

-Красный светодиодиспользует сложный полупроводникAlInGaP(фосфид алюминия-индия-галлия). Эта система материалов эффективна для получения красного, оранжевого и янтарного света. Здесь она настроена на красное излучение (~631-639 нм).

Оба чипа размещены в одном пластиковом корпусе с прозрачной эпоксидной линзой, которая защищает чипы, обеспечивает механическую стабильность и формирует диаграмму направленности светового потока.

13. Тенденции развития

Рынок SMD светодиодов, таких как LTST-C195TGKRKT, продолжает развиваться под влиянием нескольких ключевых тенденций:

1. Миниатюризация:Спрос на более тонкие и мелкие компоненты сохраняется, подталкивая высоту корпусов ниже 0.5мм и уменьшая занимаемую площадь.

2. Повышенная интеграция:Помимо двухцветных, тенденции включают интеграцию RGB (три чипа) или RGBW (три чипа + белый) в единые корпуса и даже включение драйверных ИС в корпус светодиода ("умные светодиоды").

3. Повышенная эффективность и световой поток:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции чипов приводят к более высокой световой отдаче (больше светового потока на ватт), что позволяет снизить энергопотребление или увеличить яркость при том же токе.

4. Улучшенная надежность и тепловые характеристики:Достижения в материалах для корпусов (формовочные компаунды, выводные рамки) повышают устойчивость к влаге, высокой температуре и термоциклированию, продлевая срок службы, особенно в автомобильных и промышленных приложениях.

5. Цветовая согласованность и продвинутый бининг:Более жесткие допуски бининга по световому потоку, координатам цветности (x, y на диаграмме CIE) и прямому напряжению становятся стандартными требованиями для таких приложений, как подсветка дисплеев и архитектурное освещение, что стимулирует более сложное производственное тестирование и сортировку.