Полноцветный SMD светодиод LTST-C19HE1WT-5A - Техническая спецификация - Размеры 3.2x1.6x0.35мм - Напряжение 1.6-3.2В - Мощность 0.08Вт

1. Обзор продукта

LTST-C19HE1WT-5A — это полноцветный светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных приложений, требующих компактных размеров и многоцветной индикации. Устройство объединяет красный, зелёный и синий (RGB) светодиодные кристаллы в одном ультратонком корпусе, что позволяет создавать широкий спектр цветов за счёт раздельного или комбинированного управления тремя каналами. Основная цель разработки — предоставить универсальное световое решение для автоматизированных сборочных линий с ограниченным пространством.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Главное преимущество компонента — сочетание миниатюрных размеров с полноцветными возможностями. Высота корпуса исключительно мала и составляет 0.35 мм, что делает его подходящим для применений с ограниченным вертикальным зазором, например, в ультратонких дисплеях или модулях подсветки клавиатур и панелей. Устройство соответствует директивам RoHS, гарантируя соответствие международным экологическим стандартам. Поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что совместимо со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов, используемым в массовом производстве электроники. Основные целевые рынки включают телекоммуникационное оборудование (например, сотовые телефоны), устройства офисной автоматизации (например, ноутбуки), сетевые системы, бытовую технику и внутренние вывески. Совместимые с микросхемами характеристики управления и пригодность для процессов пайки инфракрасным оплавлением дополнительно упрощают его интеграцию в современные сборочные линии печатных плат (ПП).

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик, указанных в спецификации.

2.1 Предельно допустимые параметры

Понимание предельно допустимых параметров критически важно для обеспечения надёжности устройства и предотвращения преждевременного выхода из строя. Параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Рассеиваемая мощность незначительно различается для разных цветов: 80 мВт для синего и зелёного кристаллов и 75 мВт для красного. Это указывает на возможное различие в тепловых характеристиках или эффективности различных полупроводниковых материалов. Пиковый прямой ток, допустимый при скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс, составляет 100 мА для синего/зелёного и 80 мА для красного. Номинальный постоянный прямой ток составляет 20 мА для синего/зелёного и 30 мА для красного. Устройство рассчитано на работу в диапазоне от -20°C до +80°C, с более широким диапазоном температур хранения от -30°C до +100°C. Ключевая спецификация пайки — условие инфракрасного оплавления: температура не должна превышать 260°C более 10 секунд, что является стандартом для бессвинцовых процессов сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Типичные условия испытаний для оптических и ключевых электрических параметров: Ta=25°C при прямом токе (IF) 5 мА. Сила света (Iv) значительно варьируется в зависимости от цвета, что ожидаемо из-за разной эффективности базовых полупроводниковых технологий (AlInGaP для красного, InGaN для зелёного и синего). Для синего светодиода минимальная сила света составляет 11.2 мкд, максимальная — 45.0 мкд. Зелёный светодиод демонстрирует гораздо более высокий диапазон выходной мощности: от 28.0 мкд минимум до 280.0 мкд максимум. Красный светодиод имеет диапазон от 11.2 мкд до 71.0 мкд. Угол обзора (2θ1/2) составляет широкие 130 градусов, что типично для корпуса с рассеивающей линзой и обеспечивает широкое и равномерное распределение света. Пиковые длины волн излучения (λP): 468 нм (синий), 530 нм (зелёный) и 632 нм (красный). Соответствующие доминирующие длины волн (λd): 470 нм, 528 нм и 624 нм. Значения полуширины спектральной линии (Δλ) составляют 26 нм (синий), 35 нм (зелёный) и 17 нм (красный), что указывает на спектральную чистоту, причём красный имеет наиболее узкий спектр. Прямое напряжение (VF) при 5 мА составляет от 2.50В до 3.20В для синего/зелёного и от 1.60В до 2.30В для красного. Максимальный обратный ток (IR) при VR=5В для всех цветов составляет 10 мкА.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт использует систему сортировки для категоризации изделий на основе их силы света при стандартном испытательном токе 5 мА. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с согласованными уровнями яркости для своего приложения.

3.1 Сортировка по силе света

Для каждого цвета предоставлены отдельные списки кодов сортировки, отражающие их различные диапазоны производительности. Каждая группа имеет минимальное и максимальное значение силы света, и в пределах каждой группы применяется допуск +/-15%. Для синего светодиода группы: L (11.2-18.0 мкд), M (18.0-28.0 мкд) и N (28.0-45.0 мкд). Для зелёного светодиода группы: N (28.0-45.0 мкд), P (45.0-71.0 мкд), Q (71.0-112.0 мкд), R (112.0-180.0 мкд) и S (180.0-280.0 мкд). Для красного светодиода группы: L (11.2-18.0 мкд), M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд) и P (45.0-71.0 мкд). Эта сортировка критически важна для приложений, требующих равномерного смешения цветов или определённых уровней яркости, так как обеспечивает предсказуемость внешнего вида конечного продукта.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, графически отображающие взаимосвязь между различными параметрами. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают зависимость прямого тока от прямого напряжения (I-V кривая) для каждого цвета, которая является нелинейной и различается для красного (ниже Vf) и синего/зелёного (выше Vf) кристаллов. Кривые зависимости силы света от прямого тока показывают, как световой выход увеличивается с током, потенциально приближаясь к насыщению при высоких токах. Кривые зависимости относительной силы света от температуры окружающей среды критически важны для понимания снижения яркости при повышенных рабочих температурах. Графики спектрального распределения визуально отображают пиковую длину волны и полуширину спектра для каждого цвета. Анализ этих кривых позволяет разработчикам оптимизировать управляющие токи для достижения желаемой яркости и эффективности, одновременно контролируя тепловые эффекты и потребляемую мощность.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и назначение выводов

Устройство имеет стандартный для отрасли корпус для поверхностного монтажа. Цвет линзы — белый рассеивающий, что помогает смешивать отдельные цветные источники света для создания однородного смешанного цвета. Назначение выводов чётко определено: Вывод 1 — анод красного кристалла AlInGaP, Вывод 2 — анод зелёного кристалла InGaN, Вывод 3 — анод синего кристалла InGaN. Катоды всех трёх кристаллов внутренне соединены с общим выводом (обычно с тепловым контактом или назначенным катодным выводом, как подразумевается стандартными конфигурациями RGB светодиодов, хотя точную точку общего соединения следует уточнять по чертежу размеров). Все размерные допуски составляют ±0.1 мм, если не указано иное.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на ПП

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) для печатной платы, обеспечивающий надёжную пайку и механическую стабильность. Соблюдение этого рекомендуемого рисунка крайне важно для получения надёжных паяных соединений, управления рассеиванием тепла и предотвращения эффекта "гробницы" во время процесса оплавления.

6. Руководство по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки ИК-оплавлением

Для бессвинцовых процессов сборки предлагается конкретный профиль оплавления. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время нахождения на этой пиковой температуре или выше должно быть ограничено максимум 10 секундами. Также рекомендуется этап предварительного нагрева. В спецификации подчёркивается, что, поскольку конструкции плат, паяльные пасты и печи различаются, предоставленный профиль является рекомендацией, и следует проводить специфическую для платы калибровку. Компонент проверен на соответствие стандартным профилям оплавления JEDEC.

6.2 Условия хранения и обращения

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Обязательны меры предосторожности при обращении, такие как использование антистатических браслетов и заземлённого оборудования. Для хранения невскрытые влагозащитные пакеты (с осушителем) должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤90% RH, с рекомендуемым сроком использования в течение одного года. После вскрытия оригинальной упаковки условия хранения должны быть ≤30°C и ≤60% RH. Компоненты, извлечённые из упаковки, должны быть припаяны оплавлением в течение одной недели (Уровень чувствительности к влаге 3, MSL 3). При более длительном хранении вне пакета перед пайкой требуется прогрев (например, 60°C в течение 20 часов), чтобы предотвратить "вспучивание" во время оплавления.

6.3 Очистка

Если очистка необходима после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить материал корпуса.

7. Упаковка и информация для заказа

Устройство поставляется в формате "лента-катушка", совместимом с автоматизированной сборкой. Ширина ленты составляет 8 мм, намотанной на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 4000 штук. Для меньших объёмов доступна минимальная упаковка в 500 штук для остатков. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481. Лента использует верхнюю крышку для герметизации пустых ячеек, максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте — два.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот светодиод хорошо подходит для различных применений:Индикаторы состояния:Многоцветные возможности позволяют одному светодиоду указывать несколько состояний системы (например, питание включено = зелёный, режим ожидания = синий, ошибка = красный).Подсветка:Идеально подходит для подсветки клавиатур, панелей или небольших декоративных панелей, где желательны эффекты смены цвета.Микродисплеи:Может использоваться в массивах для формирования простых полноцветных графических или символьных дисплеев.Потребительская электроника:Используется в телефонах, ноутбуках и бытовой технике для эстетического и функционального освещения.

8.2 Соображения при проектировании

Разработчики должны учитывать несколько факторов:Ограничение тока:Каждый цветовой канал должен иметь свой собственный токоограничивающий резистор или управляться от источника постоянного тока, поскольку прямые напряжения различаются.Смешение цветов:Достижение определённой цветовой температуры или смешанного цвета требует тщательной калибровки управляющих токов для каждого кристалла с учётом вариаций сортировки.Тепловой менеджмент:Несмотря на низкую мощность, обеспечение непревосходства максимальной температуры перехода критически важно для долговечности, особенно в закрытых пространствах.Защита от ЭСР:В чувствительных средах может потребоваться включение защиты от ЭСР на сигнальных линиях, управляющих анодами светодиода.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTST-C19HE1WT-5A заключается в его ультратонком профиле 0.35 мм в сочетании с полноценной RGB функциональностью в одном стандартном корпусе EIA. По сравнению с дискретными одноцветными светодиодами или более крупными RGB корпусами, он предлагает значительную экономию места на ПП. Использование передовых технологий кристаллов InGaN и AlInGaP обеспечивает хорошую световую эффективность. Его совместимость со стандартным ИК-оплавлением и упаковкой "лента-катушка" делает его готовым решением для современных SMT линий, снижая сложность сборки по сравнению с ручной установкой трёх отдельных светодиодов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать все три цвета от одного источника питания 5В?О: Да, но вам понадобятся отдельные токоограничивающие резисторы для каждого канала. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (Vcc - Vf) / If, где Vf — прямое напряжение конкретного цвета при вашем желаемом токе. Обратите внимание, что Vf для красного ниже, чем для синего/зелёного.

В: Почему диапазон силы света для зелёного настолько шире, чем для красного или синего?О: Это отражает более высокую типичную эффективность технологии зелёного кристалла на основе InGaN, используемой в этом продукте, и структуру сортировки, реализованную для категоризации деталей в этом широком диапазоне производительности.

В: Что означает "Доминирующая длина волны" в сравнении с "Пиковой длиной волны"?О: Пиковая длина волны (λP) — это единственная длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную мощность. Доминирующая длина волны (λd) выводится из цветовых координат на диаграмме цветности CIE и представляет воспринимаемый цвет света; это единственная длина волны, которая соответствовала бы цветовому ощущению от светодиода для человеческого глаза.

В: Подходит ли этот светодиод для использования на улице?О: Диапазон рабочих температур составляет от -20°C до +80°C. Хотя он может функционировать в некоторых уличных условиях, в спецификации не указаны степени защиты (IP) от влаги и пыли. Для суровых уличных условий следует выбирать продукт с соответствующим защитным уплотнением.

11. Практический пример использования

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для сетевого маршрутизатора.Разработчику нужен один светодиод для отображения сетевой активности (мигающий зелёный), типа соединения (постоянный синий для 5 ГГц, постоянный голубой для 2.4 ГГц) и состояния ошибки (постоянный красный). LTST-C19HE1WT-5A выбран из-за своего малого размера и тройной функциональности. Разработчик использует микроконтроллер с выходами, поддерживающими ШИМ, для управления каждым каналом через небольшие токоограничивающие резисторы. Прошивка запрограммирована на управление светодиодами: быстрое мигание зелёным для активности, смешение синего и зелёного (в определённых соотношениях ШИМ для получения голубого) для диапазона 2.4 ГГц и постоянный красный для ошибок. Широкий угол обзора обеспечивает видимость индикатора под разными углами. Ультратонкий профиль позволяет разместить его за тонкой лицевой панелью.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (СИД) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление, называемое электролюминесценцией, происходит, когда электроны рекомбинируют с дырками внутри устройства, высвобождая энергию в виде фотонов. Цвет излучаемого света определяется шириной запрещённой зоны полупроводникового материала. LTST-C19HE1WT-5A использует две основные системы материалов: нитрид индия-галлия (InGaN) для синего и зелёного кристаллов и фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для красного кристалла. Путем независимого управления током для этих трёх кристаллов основных цветов можно создавать широкий спектр вторичных цветов, включая белый (когда все три сбалансированы соответствующим образом), посредством аддитивного смешения цветов.

13. Тенденции развития

Общая тенденция в технологии SMD светодиодов продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), уменьшения размеров корпусов и улучшения цветопередачи и согласованности. Также наблюдается стремление к повышению надёжности и увеличению срока службы. Для многоцветных светодиодов, таких как LTST-C19HE1WT-5A, тенденции включают более жёсткие допуски сортировки для более предсказуемого смешения цветов, интеграцию драйверных микросхем в корпус (создание "умных светодиодов") и ещё более тонкие профили для гибких и складных дисплеев следующего поколения. Базовые полупроводниковые материалы также совершенствуются для повышения эффективности, особенно для зелёных светодиодов, которые традиционно отставали по производительности от красных и синих.