Техническая спецификация SMD светодиода оранжевого свечения LTST-C170KFKT - Габаритные размеры - Прямое напряжение 2.4В - Сила света 90мкд

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики высокопроизводительного поверхностного SMD светодиода оранжевого свечения. Устройство использует сверхъяркий чип AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный своей высокой световой отдачей и превосходной чистотой цвета в оранжево-красном спектре. Изделие соответствует директиве RoHS, что гарантирует экологическую безопасность. Светодиоды поставляются на стандартных 8-миллиметровых носителях в катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов, используемым в массовом производстве электроники. Конструкция совместима как с инфракрасным (ИК), так и с парофазным оплавлением, которые являются стандартными процессами для современных линий сборки печатных плат.

2. Детальный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эксплуатационные пределы устройства определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению. Максимальный постоянный прямой ток составляет 30 мА. Для импульсного режима допустим пиковый прямой ток 80 мА при скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Максимальная рассеиваемая мощность — 75 мВт. Устройство выдерживает обратное напряжение до 5 В. Диапазон рабочих температур и температур хранения составляет от -55°C до +85°C, что указывает на пригодность для широкого спектра условий эксплуатации. Также определены критические условия пайки: волновая и инфракрасная пайка при 260°C в течение 5 секунд, парофазная пайка при 215°C в течение 3 минут.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Ключевые параметры производительности измерены при Ta=25°C и прямом токе (IF) 20 мА. Сила света (Iv) имеет типичное значение 90.0 милликандел (мкд) с минимумом 45.0 мкд. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как полный угол, при котором интенсивность падает до половины осевого значения, составляет 130 градусов, обеспечивая широкую диаграмму направленности. Пиковая длина волны излучения (λP) типично равна 611 нм, а доминирующая длина волны (λd) — 605 нм, что однозначно определяет цвет свечения как оранжевый. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 17 нм, что указывает на относительно узкую спектральную полосу. Прямое напряжение (VF) при 20 мА находится в диапазоне от 2.0 В до 2.4 В. Обратный ток (IR) не превышает 100 мкА при VR=5В, а ёмкость перехода (C) типично равна 40 пФ при измерении на 0В и 1 МГц.

3. Объяснение системы бинирования

Продукт использует систему бинирования для классификации изделий по силе света. Это обеспечивает единообразие яркости для применений, требующих равномерного освещения. Коды бинов и соответствующие им диапазоны силы света при IF=20мА: Бин P (45.0 - 71.0 мкд), Бин Q (71.0 - 112.0 мкд), Бин R (112.0 - 180.0 мкд) и Бин S (180.0 - 280.0 мкд). К каждому бину силы света применяется допуск +/-15%. Конструкторам необходимо указывать требуемый код бина при заказе, чтобы гарантировать желаемый уровень яркости для их применения.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, необходимые для понимания поведения устройства в различных условиях. Эти кривые обычно включают зависимость прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF), показывающую экспоненциальную характеристику включения диода. Зависимость силы света от прямого тока критически важна для выбора тока накачки. Кривые, изображающие изменение силы света и доминирующей длины волны в зависимости от температуры окружающей среды, важны для анализа теплового режима и стабильности цвета в конструкциях, подверженных температурным колебаниям. Картина углового распределения интенсивности подразумевается спецификацией угла обзора, показывая, как свет излучается в пределах 130-градусного конуса.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному поверхностному корпусу по стандарту EIA. Все критические размеры для проектирования посадочного места на печатной плате приведены в миллиметрах с общим допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Линза описана как "прозрачная" (Water Clear), что типично для нерассеивающих светодиодов высокой интенсивности. Детальные механические чертежи показывают длину, ширину, высоту корпуса, расстояние между выводами и геометрию линзы.

5.2 Расположение контактных площадок и полярность

Предоставлен рекомендуемый чертёж контактных площадок для обеспечения надёжного формирования паяного соединения и правильного позиционирования во время оплавления. Конструкция площадок учитывает тепловой режим и формирование паяного мениска. Полярность светодиода (анод и катод) чётко указана на чертеже корпуса, обычно маркировкой на корпусе или асимметричным расположением площадок, что крайне важно для правильной сборки печатной платы.

5.3 Спецификации ленты и катушки

Устройство упаковано в 8-миллиметровую перфорированную транспортную ленту, намотанную на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке — 3000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. Ключевые размеры ленты включают шаг гнёзд, размер гнезда и спецификации покровной ленты. Примечания указывают, что пустые гнёзда запечатаны, минимальное количество для остаточной упаковки составляет 500 штук, а максимальное количество последовательно отсутствующих компонентов — два.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Рекомендуемые профили оплавления

Предоставлены два рекомендуемых профиля инфракрасного (ИК) оплавления: один для стандартного процесса пайки оловянно-свинцовым припоем (SnPb) и один для бессвинцового процесса (Pb-free), обычно с использованием сплава SAC (Sn-Ag-Cu). Бессвинцовый профиль требует более высокой пиковой температуры, около 260°C, как указано в предельных характеристиках. Профили определяют критические параметры: температуру и время предварительного нагрева, скорость нагрева, время выше температуры ликвидуса (TAL), пиковую температуру и скорость охлаждения. Соблюдение этих профилей необходимо для предотвращения термического повреждения пластикового корпуса светодиода и внутренних проводных соединений.

6.2 Условия хранения

Светодиоды должны храниться в среде с температурой не выше 30°C и относительной влажностью не более 70%. После вскрытия оригинальной влагозащитной упаковки рекомендуется завершить процесс ИК пайки оплавлением в течение 672 часов (28 дней). Для более длительного хранения вне оригинального пакета светодиоды следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в эксикаторе, продуваемом азотом. Компоненты, хранившиеся более 672 часов, перед пайкой должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 24 часов для удаления поглощённой влаги и предотвращения "вспучивания" (popcorning) во время оплавления.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или 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.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот высокояркий оранжевый SMD светодиод подходит для широкого спектра применений, требующих чётких, хорошо видимых индикаторных огней. Типичные области использования включают индикаторы состояния на потребительской электронике (маршрутизаторы, принтеры, зарядные устройства), подсветку небольших дисплеев или значков, внутреннее освещение автомобилей, вывески и универсальные панельные индикаторы. Его совместимость с автоматической установкой делает его идеальным для экономически эффективного массового производства.

7.2 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном включении нескольких светодиодов настоятельно рекомендуется использовать токоограничивающий резистор, включённый последовательно с каждым отдельным светодиодом (Схема A). Прямое параллельное включение нескольких светодиодов от одного источника тока (Схема B) не рекомендуется, поскольку небольшие различия в характеристике прямого напряжения (Vf) каждого светодиода могут вызвать значительные различия в распределении тока и, как следствие, в воспринимаемой яркости. Последовательный резистор стабилизирует ток через каждый светодиод.

7.3 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду. Повреждение от ЭСР может проявляться в виде высокого обратного тока утечки, низкого прямого напряжения или отсутствия свечения при низких токах. Во время обращения и сборки должны быть приняты профилактические меры: персонал должен носить заземляющие браслеты или антистатические перчатки; всё оборудование, рабочие столы и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены; следует использовать ионизатор для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе из-за трения при обращении. Проверка "засветки" и Vf при низком токе может помочь выявить повреждённые ЭСР устройства.

8. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевым отличием данного светодиода является использование полупроводникового материала AlInGaP, который обеспечивает превосходную эффективность и стабильность цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный GaP для оранжевых/красных цветов. Широкий угол обзора 130 градусов делает его подходящим для применений, требующих широкой видимости, в отличие от светодиодов с узким лучом. Его соответствие строгим профилям пайки оплавлением (как ИК, так и парофазной) указывает на прочную конструкцию корпуса, способную выдерживать стандартные термические нагрузки при сборке SMT. Детальная система бинирования предоставляет конструкторам точный контроль над равномерностью яркости в их изделиях.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

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

О: Пиковая длина волны (λP) — это длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность максимальна. Доминирующая длина волны (λd) определяется по диаграмме цветности CIE и представляет собой длину волны, которая наилучшим образом соответствует воспринимаемому цвету света. Для монохроматического источника, такого как этот светодиод, они близки, но λd более актуальна для спецификации цвета.

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод его максимальным постоянным током 30мА?

О: Хотя это возможно, для оптимального срока службы и надёжности это не рекомендуется. Работа на предельных или близких к ним значениях увеличивает температуру перехода и ускоряет деградацию. Конструкторам следует использовать типичные рабочие условия 20мА или ниже для лучшего баланса яркости и долговечности.

В: Почему требуется процесс прогрева перед пайкой, если детали хранились слишком долго?

О: Пластиковые SMD корпуса могут поглощать влагу из атмосферы. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса или расслоению внутренних интерфейсов ("вспучивание"). Прогрев удаляет эту поглощённую влагу.

В: Как выбрать правильное значение токоограничивающего резистора?

О: Используйте закон Ома: R = (Vпитания - Vf_светодиода) / I_светодиода. Для питания 5В, типичного Vf 2.4В и желаемого тока 20мА: R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ом. Всегда используйте максимальное значение Vf из спецификации (2.4В) для этого расчёта, чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемое значение при любых условиях.

10. Пример внедрения в проект

Рассмотрим проектирование панели индикаторов состояния для сетевого коммутатора с десятью одинаковыми оранжевыми светодиодными индикаторами. Чтобы обеспечить равномерную яркость, конструктор указывает поставщику Бин Q (71-112 мкд). Схема управления проектируется с использованием шины питания 5В. Расчёт последовательного резистора с использованием максимального Vf 2.4В и целевого тока 18мА (чуть ниже типичного для запаса) даёт R = (5В - 2.4В) / 0.018А ≈ 144 Ом. Выбран стандартный резистор 150 Ом с допуском 1%. На печатной плате размещены десять идентичных схем, каждая со своим резистором. Посадочное место на плате соответствует рекомендуемым размерам контактных площадок. Сборочное предприятие использует предоставленный бессвинцовый профиль оплавления. После сборки все десять светодиодов демонстрируют одинаковую яркость в ожидаемом диапазоне Бина Q, что подтверждает правильность подхода к проектированию с использованием индивидуальных токоограничивающих резисторов и тщательного выбора бина.

11. Принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активная область состоит из AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода (примерно 2.0В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещённой зоны, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае оранжевый около 605-611 нм. "Прозрачная" линза позволяет свету выходить из корпуса с минимальным рассеянием, обеспечивая высокую осевую интенсивность.

12. Технологические тренды

Использование материалов AlInGaP представляет собой устоявшуюся высокоэффективную технологию для янтарных, оранжевых и красных светодиодов. Текущие тенденции в отрасли включают постоянное стремление к повышению световой отдачи (больше светового потока на ватт электроэнергии), что улучшает энергоэффективность. Также уделяется внимание повышению стабильности цвета в зависимости от температуры и в течение срока службы. Тенденции в области корпусов направлены на уменьшение размеров при сохранении или улучшении тепловых характеристик для работы с более высокими токами накачки. Кроме того, интеграция с интеллектуальными драйверами и разработка светодиодов, совместимых с ещё более высокотемпературными бессвинцовыми процессами пайки, остаются активными областями разработки для удовлетворения меняющихся экологических норм и производственных требований.