Техническая документация на двухцветный SMD светодиод LTST-C155KSKRKT - Габаритные размеры - Красный/Желтый - 30мА

1. Обзор продукта

LTST-C155KSKRKT — это двухцветный поверхностно-монтируемый светодиод, разработанный для современных электронных приложений, требующих компактных размеров и надежной работы. Устройство объединяет два различных полупроводниковых кристалла AlInGaP в одном корпусе: один излучает в красном спектре, другой — в желтом. Такая конфигурация позволяет создавать двухцветные индикаторы или простую многостатусную сигнализацию без необходимости использования нескольких дискретных компонентов. Светодиод поставляется на 8-миллиметровой ленте в катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, широко используемым в серийном производстве.

Ключевые преимущества данного продукта включают соответствие экологическим нормам, высокую силу света благодаря передовой технологии кристаллов AlInGaP и широкий угол обзора, обеспечивающий хорошую видимость с различных ракурсов. Основными целевыми рынками являются потребительская электроника, панели промышленного управления, внутреннее освещение автомобилей и индикация общего назначения, где важен каждый миллиметр пространства и требуется надежная работа.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Предельно допустимые режимы эксплуатации определяют граничные условия, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для красного и желтого кристаллов максимальный постоянный прямой ток (DC) составляет 30 мА. Пиковый прямой ток, допустимый в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс), значительно выше — 80 мА. Максимальная рассеиваемая мощность для каждого кристалла — 75 мВт. Критическим параметром для проектирования схемы является коэффициент снижения мощности 0.4 мА/°C, который указывает, что допустимый постоянный прямой ток должен линейно уменьшаться при повышении температуры окружающей среды выше 25°C для предотвращения перегрева. Максимальное обратное напряжение для обоих цветов составляет 5В. Устройство рассчитано на работу в диапазоне температур окружающей среды от -30°C до +85°C и может храниться при температуре от -40°C до +85°C.

2.2 Электрические и оптические характеристики

В стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, IF=20 мА) светодиод демонстрирует определенные показатели. Сила света (Iv) для красного кристалла имеет типичное значение 45.0 мкд (милликандел), с минимальным заявленным значением 18.0 мкд. Желтый кристалл, как правило, ярче, с силой света 75.0 мкд и минимумом 28.0 мкд. Оба кристалла имеют типичное прямое напряжение (Vf) 2.0В, с максимумом 2.4В при токе 20 мА. Это относительно низкое прямое напряжение выгодно для проектирования низковольтных схем. Угол обзора (2θ1/2) для обоих цветов составляет широкие 130 градусов, обеспечивая широкую диаграмму направленности. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет типично 639 нм для красного и 591 нм для желтого, в то время как доминирующая длина волны (λd) — типично 631 нм и 589 нм соответственно. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 15 нм, что указывает на относительно чистый цвет излучения. Другие параметры включают максимальный обратный ток (Ir) 10 мкА при 5В и типичную емкость (C) 40 пФ.

3. Объяснение системы бинирования

В продукте используется система бинирования для классификации светодиодов по силе света, обеспечивая однородность в пределах производственной партии. Для красного кристалла бины обозначаются M, N, P и Q с диапазонами силы света от минимума до максимума: 18.0-28.0 мкд, 28.0-45.0 мкд, 45.0-71.0 мкд и 71.0-112.0 мкд соответственно. Желтый кристалл использует бины N, P, Q и R, охватывающие диапазоны от 28.0-45.0 мкд до 112.0-180.0 мкд. К каждому бину силы света применяется допуск +/-15%. Эта система позволяет разработчикам выбирать подходящий класс яркости для своего приложения, балансируя стоимость и требования к производительности. В данной спецификации для этого артикула не указано отдельное бинирование по длине волны или прямому напряжению.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в предоставленном тексте упоминаются типичные характеристические кривые на странице 6, сами графики в текст не включены. Как правило, такие спецификации включают кривые, иллюстрирующие зависимость между прямым током и силой света (I-Iv кривая), прямым током и прямым напряжением (I-V кривая), а также влияние температуры окружающей среды на силу света. Эти кривые необходимы разработчикам для понимания нелинейного поведения светодиода. Например, кривая I-Iv показывает, что сила света увеличивается с ростом тока, но может насыщаться при более высоких токах. Кривая I-V имеет решающее значение для выбора соответствующего токоограничивающего резистора. Кривые снижения мощности в зависимости от температуры наглядно демонстрируют, как максимально допустимый ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды, что критически важно для обеспечения долгосрочной надежности в условиях тепловых нагрузок.

5. Механическая и корпусная информация

Светодиод поставляется в корпусе для поверхностного монтажа. Точные физические размеры самого компонента подробно описаны в чертеже габаритных размеров (ссылка на странице 1 спецификации). Устройство поставляется в формате "лента-катушка", совместимом с автоматизированной сборкой. Ширина ленты составляет 8 мм, она намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 3000 светодиодов. Для заказов, не кратных полной катушке, минимальная упаковочная единица для остатков составляет 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. Лента имеет формованные карманы для компонентов, которые герметизируются верхней покровной лентой. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте — два.

6. Руководство по пайке и монтажу

6.1 Профили пайки

В спецификации приведены подробные рекомендации по условиям пайки для предотвращения теплового повреждения. Для инфракрасной (ИК) пайки оплавлением предлагается конкретный температурный профиль. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время пребывания выше этой температуры должно быть ограничено максимум 5 секундами. Также рекомендуется этап предварительного нагрева. Предлагаются отдельные профили для обычных процессов пайки и для бессвинцовых (Pb-free) процессов, последние требуют использования паяльной пасты состава SnAgCu. Для волновой пайки указана максимальная температура паяльной волны 260°C в течение до 10 секунд, с ограничением предварительного нагрева до 100°C максимум 60 секунд. Для ручной пайки паяльником температура жала не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на соединение, и только один раз.

6.2 Хранение и обращение

Правильное хранение критически важно для сохранения паяемости. Светодиоды должны храниться в среде с температурой не выше 30°C и относительной влажностью не более 70%. Если они извлечены из оригинальной влагозащитной упаковки, их необходимо подвергнуть ИК пайке оплавлением в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинального пакета они должны храниться в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе. Компоненты, хранящиеся без упаковки более недели, перед сборкой требуют процесса "пропекания" при температуре около 60°C в течение не менее 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" (popcorning) во время оплавления.

6.3 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только указанные растворители. Неуказанные химикаты могут повредить корпус светодиода. Рекомендуемый метод — погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной комнатной температуре на время менее одной минуты. Агрессивная или ультразвуковая очистка не рекомендуется, если она специально не протестирована и не квалифицирована.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые сценарии применения

Этот двухцветный светодиод идеально подходит для приложений, требующих индикации состояния с более чем одним статусом. Типичные области применения включают индикаторы питания/ожидания (например, красный для ожидания, желтый для включения), индикаторы неисправности/предупреждения, индикаторы состояния заряда батареи и обратную связь при выборе режима в потребительских устройствах, таких как маршрутизаторы, зарядные устройства, аудиоаппаратура и мелкая бытовая техника. Его широкий угол обзора делает его подходящим для применений на лицевой панели, где пользователь может смотреть на индикатор под углом.

7.2 Особенности проектирования и метод управления

Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости, особенно при параллельном включении нескольких светодиодов, настоятельно рекомендуется использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода (Схема A). Параллельное включение нескольких светодиодов без индивидуальных резисторов (Схема B) не рекомендуется, поскольку небольшие различия в характеристиках прямого напряжения (Vf) каждого светодиода могут вызвать значительную разницу в токе, протекающем через каждый из них, что приведет к неравномерной яркости. Схема управления должна быть спроектирована так, чтобы ограничивать ток до максимального постоянного значения 30 мА на кристалл, с учетом коэффициента снижения мощности, если рабочая температура окружающей среды превышает 25°C.

7.3 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду. Для предотвращения повреждения ЭСР при обращении и сборке необходимы следующие меры предосторожности: персонал должен носить токопроводящие браслеты или антистатические перчатки. Все оборудование, рабочие столы и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены. Для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе из-за трения при обращении, можно использовать ионизатор. Эти меры критически важны для поддержания высокого производственного выхода и надежности продукта.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основная отличительная особенность этого компонента — интеграция двух высокоэффективных кристаллов AlInGaP в одном компактном SMD-корпусе. Технология AlInGaP обеспечивает более высокую световую отдачу и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, для красного и желтого цветов. Возможность двухцветной индикации сокращает количество компонентов и занимаемую площадь на плате по сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов. Широкий угол обзора 130 градусов является еще одним конкурентным преимуществом для приложений, требующих видимости под углом. Детальная система бинирования предоставляет разработчикам предсказуемые оптические характеристики.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно питать и красный, и желтый кристаллы полным током 30 мА?

О: Нет. В разделе "Предельно допустимые режимы" указано 30 мА постоянного тока на кристалл. Одновременная работа обоих на полном токе, вероятно, превысит общие пределы рассеиваемой мощности корпуса и вызовет перегрев. Схема управления должна быть спроектирована с учетом общей мощности.

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

О: Пиковая длина волны (λp) — это длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны (λd) определяется из диаграммы цветности CIE и представляет собой одну длину волны, которая наилучшим образом соответствует воспринимаемому человеческим глазом цвету света. λd часто более актуальна для спецификации цвета.

p>В: Как выбрать правильный токоограничивающий резистор?

О: Используйте закон Ома: R = (Vпитания - Vf_светодиода) / I_светодиода. Для консервативного проектирования используйте максимальное значение Vf из спецификации (2.4В), чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит желаемый уровень даже при разбросе параметров между экземплярами. Например, при питании 5В и целевом токе 20 мА: R = (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение, например, 130 или 150 Ом, и рассчитайте фактическую рассеиваемую мощность на резисторе (P = I^2 * R).

10. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование двухстатусного индикатора для сетевого коммутатора. Цель — показывать состояние соединения (постоянный желтый) и активность (мигающий красный). LTST-C155KSKRKT идеально подходит для этого. Два независимых вывода GPIO микроконтроллера могут использоваться для управления светодиодом через отдельные токоограничивающие резисторы. Выводы 1 и 3 подключаются для анода/катода желтого, а выводы 2 и 4 — для красного. Конструкция должна гарантировать, что выводы микроконтроллера могут потреблять/отдавать достаточный ток (например, 20 мА на цвет). Если коммутатор работает в теплой среде (например, 50°C внутри корпуса), прямой ток должен быть снижен. Сниженный ток = 30 мА - [0.4 мА/°C * (50°C - 25°C)] = 30 мА - 10 мА = 20 мА. Следовательно, проектирование изначально на ток 20 мА обеспечивает безопасный запас для работы при повышенной температуре.

11. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В материальной системе AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), используемой в данном светодиоде, когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих электронов и дырок они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP имеет запрещенную зону, подходящую для получения высокоэффективного красного, оранжевого и желтого света. Двухцветный корпус просто размещает два таких полупроводниковых кристалла с разным составом материала (шириной запрещенной зоны) внутри одной заливки, с отдельными электрическими соединениями для независимого управления.

12. Тенденции развития технологий

Общая тенденция в технологии светодиодов для индикаторных применений продолжает двигаться в сторону повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и снижения энергопотребления. AlInGaP остается доминирующей технологией для высокопроизводительных красных, оранжевых и желтых светодиодов благодаря своей превосходной эффективности и стабильности. Интеграция, как видно на примере этого двухцветного устройства, является ключевой тенденцией для экономии места на печатной плате и упрощения сборки во все более миниатюрной электронике. Также растет акцент на точном бинировании и более жестких допусках для удовлетворения требований приложений, требующих постоянства цвета и яркости, таких как автомобильные комбинации приборов или потребительская электроника, где важна эстетическая однородность. Кроме того, совместимость с бессвинцовыми и высокотемпературными процессами пайки теперь является стандартным требованием для всех компонентов, используемых в современном электронном производстве.