Техническая спецификация LTST-C19HRGYW - Полноцветный SMD светодиод - Красный/Зеленый/Желтый - 30мА

1. Обзор продукта

LTST-C19HRGYW — это полноцветный светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных устройств, требующих компактных размеров и автоматизированной сборки. Данный компонент объединяет три различных светодиодных кристалла в одном сверхтонком корпусе, что позволяет реализовать универсальные решения для цветовой индикации и подсветки.

1.1 Ключевые преимущества

Этот светодиод предлагает ряд важных преимуществ для инженеров-конструкторов. Его основное достоинство — интеграция трех источников света (красный, зеленый, желтый) в один миниатюрный корпус, что экономит ценное пространство на печатной плате. Корпус исключительно тонкий, его высота составляет всего 0,35 мм, что делает его подходящим для ультратонких устройств. Компонент полностью соответствует директиве RoHS и предназначен для совместимости со стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной печи, что облегчает крупносерийное автоматизированное производство.

1.2 Целевой рынок и области применения

Компонент ориентирован на широкий спектр потребительской и промышленной электроники. Основные области применения включают индикаторы состояния и подсветку клавиатур в телекоммуникационном оборудовании, таком как беспроводные и сотовые телефоны. Он также хорошо подходит для использования в продукции для офисной автоматизации, такой как ноутбуки, сетевые системы, различные бытовые приборы, а также для внутренней световой сигнализации или символических светильников. Комбинация цветов позволяет реализовать многостатусную индикацию с помощью одного компонента.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлен детальный разбор предельных рабочих условий и характеристик компонента в стандартных условиях.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению компонента. Абсолютные максимальные параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Рассеиваемая мощность составляет 75 мВт для красного и желтого кристаллов и 80 мВт для зеленого. Максимальный постоянный прямой ток составляет 30 мА для красного и желтого и 20 мА для зеленого. Более высокий пиковый прямой ток 80 мА (красный/желтый) и 100 мА (зеленый) допускается в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс). Компонент может работать в диапазоне температур от -20°C до +80°C и храниться при температуре от -30°C до +85°C. Он выдерживает пайку оплавлением в инфракрасной печи при температуре 260°C в течение максимум 10 секунд.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют типичные характеристики при работе в рекомендуемых условиях при Ta=25°C. Сила света (Iv) измеряется при прямом токе (If) 20 мА. Для красного кристалла Iv варьируется от минимум 45,0 мкд до максимум 180,0 мкд. Зеленый кристалл обеспечивает более высокую светоотдачу в диапазоне от 71,0 мкд до 450,0 мкд. Желтый кристалл — от 71,0 мкд до 280,0 мкд. Компонент обладает очень широким углом обзора (2θ1/2) 130 градусов, обеспечивая широкое рассеянное освещение. Пиковые длины волн излучения (λP) составляют 632,0 нм (красный), 520,0 нм (зеленый) и 595,0 нм (желтый). Соответствующие диапазоны доминирующей длины волны (λd): 617-631 нм (красный), 520-530 нм (зеленый) и 587-602 нм (желтый). Прямое напряжение (Vf) при 20 мА составляет от 1,8В до 2,4В для красного и желтого и от 2,9В до 3,5В для зеленого. Максимальный обратный ток (Ir) для всех цветов составляет 10 мкА при обратном напряжении (Vr) 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе их силы света.

3.1 Сортировка по силе света

Система сортировки классифицирует светодиоды по измеренной светоотдаче при 20 мА. Каждая группа имеет определенное минимальное и максимальное значение с допуском +/-15% внутри группы. Для красного кристалла группы обозначаются как P (45,0-71,0 мкд), Q (71,0-112,0 мкд) и R (112,0-180,0 мкд). Зеленый кристалл использует группы Q (71,0-112,0 мкд), R (112,0-180,0 мкд), S (180,0-280,0 мкд) и T (280,0-450,0 мкд). Желтый кристалл сортируется как Q (71,0-112,0 мкд), R (112,0-180,0 мкд) и S (180,0-280,0 мкд). Эта система позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости для их приложения.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приводятся ссылки на конкретные графические данные, типичные кривые для данного типа компонента иллюстрируют ключевые зависимости. Кривая зависимости прямого тока от прямого напряжения (I-V) показывает экспоненциальную зависимость, что критически важно для проектирования схемы ограничения тока. Кривая зависимости относительной силы света от прямого тока демонстрирует, как светоотдача увеличивается с ростом тока вплоть до максимального номинального значения. Кривая спектрального распределения покажет узкие полосы излучения, характерные для полупроводниковых материалов AlInGaP (красный/желтый) и InGaN (зеленый), определяющие чистоту цветового выхода. Понимание этих кривых необходимо для оптимизации условий управления и прогнозирования производительности в различных рабочих сценариях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса и назначение выводов

LTST-C19HRGYW соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Цвет линзы — белый рассеивающий. Внутренние цвета кристаллов и соответствующие им назначения выводов: Вывод 1 — кристалл AlInGaP (красный), Вывод 2 — кристалл InGaN (зеленый), Вывод 3 — кристалл AlInGaP (желтый). Все размерные допуски составляют ±0,1 мм, если не указано иное. Для критически важных расчетов размещения и зазоров следует обращаться к точному механическому чертежу.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предоставляется рекомендуемый посадочный рисунок (контактная площадка) для обеспечения надежной пайки и правильного механического выравнивания во время процесса оплавления. Следование этому рисунку помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента на один из концов) и обеспечивает хорошее формирование паяльного файлета, что важно как для электрического соединения, так и для механической прочности.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением в ИК-печи

Для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки рекомендуется определенный температурный профиль. Пиковая температура корпуса не должна превышать 260°C, а время нахождения выше 260°C должно быть ограничено максимум 10 секундами. Также определена стадия предварительного нагрева. Критически важно следовать этим рекомендациям, чтобы предотвратить термическое повреждение корпуса светодиода, такое как расслоение или растрескивание, которое может ухудшить производительность или привести к отказу.

6.2 Условия хранения и обращения

Правильное обращение крайне важно для надежности. Компонент чувствителен к электростатическому разряду (ЭСР); поэтому при обращении обязательны антистатические меры предосторожности, такие как использование браслетов и заземленного оборудования. Для хранения невскрытые влагозащитные пакеты (с осушителем) должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤90%, срок годности — один год. После вскрытия компоненты должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤60% и пройти пайку оплавлением в течение одной недели (Уровень чувствительности к влаге 3, MSL 3). Если хранение вне оригинального пакета превышает этот срок, перед пайкой требуется прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время оплавления.

6.3 Очистка

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

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются в формате "лента и катушка", совместимом с автоматическими установочными машинами. Ширина ленты — 8 мм, намотана на катушки диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 4000 штук. Для количеств меньше полной катушки доступна минимальная упаковка от 500 штук. Упаковка соответствует спецификации ANSI/EIA 481. Лента запечатана покровной лентой для защиты компонентов, максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте — два.

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Типовые схемы включения

Каждый цветной кристалл внутри корпуса должен управляться независимо. Типичная схема управления включает токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым анодом (выводом). Номинал резистора рассчитывается по закону Ома: R = (Vcc - Vf) / If, где Vcc — напряжение питания, Vf — прямое напряжение конкретного светодиодного кристалла (для надежности используйте максимальное значение из спецификации), а If — желаемый прямой ток (не превышающий номинальный постоянный ток). Для мультиплексирования или расширенного управления можно использовать драйверы постоянного тока или ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) для регулировки яркости и создания эффектов смешения цветов между тремя каналами.

8.2 Конструктивные соображения и предостережения

Данный светодиод предназначен для электронного оборудования общего назначения. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может поставить под угрозу безопасность (например, авиация, медицинские устройства), перед проектированием необходимо проконсультироваться с поставщиком компонентов. Компонент не предназначен для работы при обратном напряжении; приложение обратного смещения сверх тестового условия (5В) может вызвать повреждение. Следует учитывать тепловое управление при работе, близкой к максимальным номинальным токам или при высоких температурах окружающей среды, так как чрезмерный нагрев может снизить светоотдачу и срок службы. Широкий угол обзора делает его отличным решением для общего освещения, но для формирования конкретной диаграммы направленности могут потребоваться световоды или рассеиватели.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличием LTST-C19HRGYW является его многокристальная полноцветная функциональность в сверхтонком SMD-корпусе. По сравнению с использованием трех дискретных одноцветных светодиодов, он обеспечивает значительную экономию места на печатной плате и упрощает процесс сборки. Использование технологии AlInGaP для красного и желтого цветов обеспечивает высокую эффективность и хорошую чистоту цвета, в то время как для зеленого кристалла используется технология InGaN. Угол обзора в 130 градусов является особенно широким, обеспечивая более равномерное освещение по сравнению с устройствами с узким углом. Его совместимость со стандартными процессами пайки ИК-оплавлением делает его пригодным для основных линий поверхностного монтажа.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно питать все три цвета их максимальным постоянным током?

О: Нет. Необходимо учитывать рассеиваемую мощность и тепловые пределы общего корпуса. Питание всех трех кристаллов их индивидуальным максимальным постоянным током (30мА+20мА+30мА=80мА суммарно), скорее всего, превысит тепловую емкость корпуса, если не обеспечено отличное теплоотведение. Рекомендуется обратиться к кривым снижения номинальных характеристик или работать на более низких токах для одновременной работы на полной 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 единую длину волны чистого спектрального цвета, соответствующего воспринимаемому цвету светодиода. λd более тесно связана с восприятием цвета человеком.

В: Как интерпретировать код группы при заказе?

О: Код группы (например, R для красного) определяет гарантированный диапазон силы света для данного конкретного светодиода. При заказе необходимо указать желаемый код группы для каждого цвета, чтобы гарантировать, что ваша конструкция получит светодиоды с требуемыми характеристиками яркости для обеспечения постоянства внешнего вида и производительности продукта.

11. Практический пример применения

Сценарий: Индикатор состояния сетевого маршрутизатора

Разработчику нужен один индикатор для отображения нескольких состояний системы: Выключено (нет света), Загрузка (желтый мигает), Нормальная работа (зеленый горит постоянно), Ошибка сети (красный горит постоянно), Активность данных (зеленый мигает). LTST-C19HRGYW является идеальным выбором. Вывод GPIO микроконтроллера может быть подключен к каждому катоду (с соответствующими токоограничивающими резисторами на стороне общего анода). Затем программное обеспечение может независимо управлять каждым цветом: включение желтого при загрузке, зеленого при нормальной работе, красного при ошибке и переключение зеленого для активности данных. Это заменяет три отдельных светодиода, экономя место на плате и количество компонентов, обеспечивая при этом четкую многостатусную индикацию из одной точки.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В LTST-C19HRGYW используются две различные системы полупроводниковых материалов. Красный и желтый кристаллы изготовлены из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), который эффективен для получения света в красно-желто-оранжевом спектре. Зеленый кристалл изготовлен из нитрида индия-галлия (InGaN), который является стандартным материалом для получения синего и зеленого света. При прямом смещении электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный цвет света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, таких как LTST-C19HRGYW, следует нескольким ключевым отраслевым тенденциям. Наблюдается постоянное стремление к миниатюризации, позволяющей размещать больше компонентов и функций в устройствах меньшего размера. Повышение эффективности — еще одна важная тенденция, ведущая к большей светоотдаче на единицу электрической мощности (более высокая световая отдача), что критически важно для устройств с питанием от батарей. Улучшение цветопередачи и более жесткие допуски при сортировке также являются областями внимания, позволяя добиться более стабильного и точного воспроизведения цвета в дисплеях и освещении. Кроме того, повышение надежности и устойчивости к жестким условиям эксплуатации, а также совместимость с высокотемпературными процессами пайки являются постоянными направлениями развития для удовлетворения требований современных автомобильных и промышленных применений.