Техническая документация LTST-B32JEGBK-AT - Полноцветный SMD светодиод RGB - Высота 0.65мм - Прямой ток 25мА/20мА

1. Обзор продукта

LTST-B32JEGBK-AT — это компактный полноцветный поверхностно-монтируемый светодиод, предназначенный для современных электронных приложений, требующих яркой цветовой индикации или подсветки при минимальных габаритах. Устройство объединяет три различных полупроводниковых кристалла в одном корпусе: кристалл AlInGaP для красного свечения и два кристалла InGaN для зелёного и синего свечения. Такая комбинация позволяет получать широкий спектр цветов путём раздельного или комбинированного управления тремя основными источниками света. Его определяющая характеристика — исключительно малая высота профиля в 0.65 мм, что делает его подходящим для применений, где вертикальное пространство сильно ограничено, например, в сверхтонкой потребительской электронике, носимых устройствах или сложных панелях управления.

Светодиод поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что соответствует стандартам EIA и обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, широко используемым в серийном производстве. Кроме того, он сертифицирован для бессвинцовых процессов пайки инфракрасным (ИК) оплавлением, что соответствует современным экологическим нормам и производственным практикам.

1.1 Ключевые особенности

• Соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Сверхтонкий корпус высотой всего 0.65 мм.
• Использует высокоэффективную технологию AlInGaP для красного света и технологию InGaN для зелёного и синего света, что обеспечивает высокую световую силу.
• Упакован в 8-миллиметровую ленту на 7-дюймовых катушках для автоматической обработки.
• Стандартные габариты корпуса, соответствующие EIA.
• Предназначен для совместимости с уровнями управления интегральных схем (ИС).
• Подходит для использования с автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Выдерживает стандартные профили пайки инфракрасным оплавлением.

1.2 Области применения

• Индикаторы состояния и питания в телекоммуникационном оборудовании, устройствах офисной автоматизации, бытовой технике и промышленных системах управления.
• Подсветка клавиатур, кнопок и органов управления.
• Освещение микродисплеев и символических светильников.
• Общее сигнальное освещение, где требуется многоцветная функциональность.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

Рабочие характеристики LTST-B32JEGBK-AT определяются комплексным набором электрических, оптических и тепловых параметров. Понимание этих спецификаций имеет решающее значение для надёжного проектирования схем и достижения желаемых визуальных характеристик.

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Красный: 62.5 мВт, Зелёный/Синий: 76 мВт. Этот параметр в сочетании с тепловым сопротивлением определяет максимально допустимую мощность для предотвращения перегрева.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):Красный: 60 мА, Зелёный/Синий: 100 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, обычно указываемый при низком коэффициенте заполнения (1/10) и короткой длительности импульса (0.1 мс), что полезно для мультиплексирования или кратковременных импульсов высокой яркости.
• Постоянный прямой ток (I_F):Красный: 25 мА, Зелёный/Синий: 20 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный ток для надёжной долгосрочной работы.
• Устойчивость к электростатическому разряду (ESD):Красный: 2000В (HBM), Зелёный/Синий: 1000В (HBM). Кристаллы InGaN для зелёного и синего цветов, как правило, более чувствительны к ESD, чем красный кристалл AlInGaP, что требует более строгих мер предосторожности при обращении.
• Рабочая и температура хранения:-40°C до +85°C (рабочая), -40°C до +90°C (хранение). Это определяет условия окружающей среды, которые может выдержать устройство.
• Условия пайки ИК оплавлением:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что является стандартным условием для бессвинцовых процессов оплавления.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные и гарантированные рабочие параметры, измеренные в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, I_F=5мА, если не указано иное).

• Световая сила (I_V):Измеряется в милликанделах (мкд). Минимальные значения: Красный: 26.0 мкд, Зелёный: 122.0 мкд, Синий: 22.0 мкд. Зелёный кристалл демонстрирует значительно более высокую выходную мощность из-за высокой эффективности материала InGaN на этой длине волны и пиковой чувствительности человеческого глаза в зелёной области.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 120 градусов. Этот широкий угол обзора указывает на ламбертову или близкую к ней диаграмму направленности, обеспечивая равномерную яркость на большой площади.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Типичные значения: Красный: 632 нм, Зелёный: 518 нм, Синий: 468 нм. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет. Указанные диапазоны: Красный: 616-628 нм, Зелёный: 519-537 нм, Синий: 464-479 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Типичные значения: Красный: 12 нм, Зелёный: 27 нм, Синий: 20 нм. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет. Красный свет от AlInGaP имеет тенденцию к более узкому спектру по сравнению с зелёным/синим от InGaN.
• Прямое напряжение (V_F):При 5мА: Красный: 1.50-2.15В, Зелёный: 2.00-3.20В, Синий: 2.00-3.20В. Более низкое V_Fкрасного кристалла характерно для технологии AlInGaP по сравнению с InGaN.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R=5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении; этот параметр предназначен только для целей контроля качества.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения цветовой однородности и соответствия яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых оптических параметров.

3.1 Бининг по световой силе (яркости)

Каждый цвет сортируется на несколько рангов (например, A, B, C...). Световая сила измеряется при стандартном токе накачки 5мА. Например, красный бин 'A' охватывает 26.0-31.0 мкд, а бин 'E' — 54.0-65.0 мкд. Зелёный и синий имеют свои собственные таблицы бининга. В пределах каждого бина применяется допуск +/-10%. Конструкторы должны указывать требуемый код бина, чтобы гарантировать однородность яркости нескольких устройств в сборке.

3.2 Бининг по цветовому тону (доминирующей длине волны)

Этот бининг обеспечивает цветовую однородность. Светодиоды сортируются на основе их доминирующей длины волны. Например, красный сортируется от 616 до 628 нм с шагом в 1 нм (бины 1-4). Зелёный — от 519 до 537 нм (бины 1-6), а синий — от 464 до 479 нм (бины 1-5). Каждый бин имеет допуск +/-1 нм. Указание бина по цветовому тону критически важно для применений, где требуется точное соответствие цветов, например, в многосветодиодных дисплеях или индикаторах состояния, где все красные светодиоды должны выглядеть одинаково.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации ссылаются на конкретные графики (Рис.1, Рис.5), их значение является стандартным.

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Прямое напряжение (V_F) увеличивается с током (I_F) нелинейным, экспоненциальным образом, характерным для диода. Кривая будет отличаться для каждого цвета кристалла из-за различных полупроводниковых материалов и ширины запрещённой зоны.
• Зависимость световой силы от тока:Световой выход, как правило, пропорционален прямому току в нормальном рабочем диапазоне, но эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за тепловых эффектов и "провала" (droop).
• Спектральное распределение:Гарантируется, что выходной спектр красного кристалла имеет один пик. Графики показывают относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны, иллюстрируя пиковую длину волны (λ_P) и спектральную полуширину (Δλ).
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма (Рис.5) иллюстрирует угловое распределение интенсивности света, подтверждая угол обзора 120 градусов, при котором интенсивность падает до половины от осевого значения.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса и назначение выводов

Устройство имеет стандартный посадочный размер для SMD. Назначение выводов чётко определено: Вывод 2 — катод красного кристалла, Вывод 3 — зелёного, Вывод 4 — синего. Общий анод, вероятно, является Выводом 1 (подразумевается стандартной конфигурацией RGB светодиода). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.1 мм. Сверхтонкая высота 0.65 мм является ключевой механической особенностью.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для монтажа на печатную плату

Предоставлен проект контактной площадки для обеспечения надёжной пайки и механической стабильности. Соблюдение этой рекомендуемой конфигурации контактных площадок необходимо для получения надёжных паяных соединений, предотвращения эффекта "надгробия" (tombstoning) и обеспечения правильного выравнивания во время процесса оплавления.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Условия пайки ИК оплавлением (бессвинцовый процесс)

Рекомендуется подробный профиль оплавления. Ключевые параметры включают стадию предварительного нагрева, определённое время выше температуры ликвидуса и пиковую температуру не выше 260°C в течение максимум 10 секунд. Устройство рассчитано на выдерживание этого профиля максимум два раза. Для ручного ремонта 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

• Меры предосторожности от ESD:Обязательно использование антистатических браслетов, ковриков и правильно заземлённого оборудования, особенно для чувствительных к ESD зелёных и синих кристаллов.
• Уровень чувствительности к влаге (MSL):Устройство имеет рейтинг MSL 3. После вскрытия оригинальной влагозащитной упаковки компоненты должны быть подвергнуты пайке оплавлением в течение одной недели при хранении в условиях ≤ 30°C/60% относительной влажности. Для более длительного хранения вне оригинальной упаковки перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов, чтобы предотвратить "вспучивание" (popcorning) во время оплавления.
• Очистка:Если необходима очистка после пайки, следует использовать только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый или этиловый спирт. Погружение должно осуществляться при нормальной температуре в течение менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить корпус или линзу светодиода.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте шириной 8 мм, намотанной на стандартные катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 4000 штук. Лента имеет защитную крышку для защиты компонентов. Катушки обычно упаковываются по три штуки во внутреннюю коробку. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Партномер LTST-B32JEGBK-AT однозначно идентифицирует эту конкретную полноцветную версию с прозрачной линзой.

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Типовые схемы включения

Каждый цветовой канал (Красный, Зелёный, Синий) должен управляться независимо. Последовательный токоограничивающий резистор необходим для каждого анодного вывода, чтобы установить требуемый прямой ток и защитить светодиод. Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Поскольку V_Fразличается для каждого цвета, обычно потребуются три разных значения резистора, даже если управление осуществляется от одного и того же напряжения питания и при одинаковом токе. Для точного управления током или мультиплексирования многих светодиодов рекомендуется использовать специализированные ИС драйверов светодиодов или источники постоянного тока.

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала, правильное тепловое проектирование на печатной плате важно для долговечности и поддержания стабильного оптического выхода. Обеспечьте достаточную площадь меди, подключённую к теплоотводящей площадке (если есть) или к контактным площадкам светодиода, чтобы они действовали как радиатор, особенно при работе, близкой к предельным характеристикам, или при высоких температурах окружающей среды.

8.3 Оптическое проектирование

Прозрачная линза обеспечивает широкую, рассеянную диаграмму направленности. Для применений, требующих сфокусированного света или определённых диаграмм направленности, вторичная оптика (такая как световоды, линзы или рассеиватели) должна проектироваться с учётом угла обзора светодиода в 120 градусов и пространственного разделения трёх цветных кристаллов внутри корпуса, что может влиять на смешение цветов на близких расстояниях.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основным отличительным фактором LTST-B32JEGBK-AT является сочетание полной RGB цветовой гаммы в сверхтонком корпусе высотой 0.65 мм. По сравнению со старой технологией, использующей дискретные одноцветные светодиоды или более крупные RGB корпуса, это устройство позволяет создавать более изящные конструкции продуктов. Использование AlInGaP для красного цвета обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению с некоторыми другими технологиями красных светодиодов. Его совместимость с автоматической сборкой и стандартными процессами оплавления снижает сложность и стоимость производства по сравнению с устройствами, требующими ручной пайки или специального обращения.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Почему максимальный постоянный ток для красного (25мА) отличается от зелёного/синего (20мА)?

Эта разница обусловлена внутренними свойствами материалов и конструкцией кристалла. Красный кристалл AlInGaP обычно может выдерживать несколько более высокие плотности тока в рамках тех же тепловых ограничений корпуса по сравнению с зелёными и синими кристаллами InGaN, что приводит к более высокому номинальному постоянному току.

10.2 Можно ли управлять всеми тремя цветами с помощью одного резистора на общем аноде?

Нет. Из-за значительно различающихся прямых напряжений (V_F) красного, зелёного и синего кристаллов, их параллельное подключение с одним токоограничивающим резистором приведёт к сильному дисбалансу токов. Цвет с наименьшим V_F(красный) будет потреблять большую часть тока, потенциально превышая свой номинал, в то время как другие могут быть тусклыми или вообще не светиться. Каждый цветовой канал должен иметь свой собственный независимый механизм ограничения тока.

10.3 Что означает "Код бина" и почему важно его указывать?

Из-за производственных вариаций светодиоды не идентичны. После производства они сортируются (бинируются) на основе измеренной световой силы и доминирующей длины волны. Указание кода бина при заказе гарантирует, что вы получите светодиоды с почти одинаковой яркостью и цветом. Это критически важно для применений, использующих несколько светодиодов, где требуется визуальная однородность (например, панель подсветки или многосегментный дисплей). Использование светодиодов из разных бинов может привести к заметным различиям в яркости или цвете.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование многоцветного индикатора состояния для сетевого маршрутизатора

Конструктору нужны три индикаторных светодиода (Питание, Интернет, Wi-Fi), но на печатной плате есть место только для одного посадочного места. Выбран LTST-B32JEGBK-AT. Микроконтроллер управляет каждым цветом независимо: Красный для "Питание выключено/Ошибка", Зелёный для "Нормальная работа", Синий для "Wi-Fi активен", и комбинации, такие как Голубой (Зелёный+Синий) для других состояний. Высота 0.65 мм помещается в тонкий корпус маршрутизатора. Конструктор указывает узкий бин по цветовому тону (например, Зелёный Бин 2: 522-525 нм) и бин средней яркости, чтобы обеспечить одинаковый цвет и яркость во всех производимых устройствах. В сборке используется рекомендуемый профиль оплавления, и устройство проходит все испытания на надёжность.

12. Введение в принцип работы

Излучение света в светодиодах основано на электролюминесценции в полупроводниковых материалах. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Цвет (длина волны) излучаемого света определяется энергией запрещённой зоны полупроводникового материала. AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) имеет запрещённую зону, соответствующую красному и янтарно-оранжевому свету. InGaN (нитрид индия-галлия) имеет более широкую, настраиваемую запрещённую зону, способную излучать свет от ультрафиолетового до синего и зелёного спектров. Интеграция кристаллов из этих различных материалов в один корпус позволяет достичь полноцветной функциональности.

13. Тенденции развития

Тенденция в области SMD светодиодов для индикаторов и подсветки продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше светового выхода на ватт), уменьшения размеров корпусов и снижения профиля для создания более тонких конечных продуктов. Также наблюдается стремление к улучшению цветопередачи и однородности. Кроме того, интеграция управляющей электроники (такой как драйверы или схемы широтно-импульсной модуляции) в сам корпус светодиода является продолжающейся разработкой для упрощения проектирования систем. Использование передовых материалов и технологий корпусирования на уровне кристалла (CSP), вероятно, ещё больше расширит пределы миниатюризации и производительности.