Техническая спецификация оранжевого SMD светодиода LTST-C150KFKT - Корпус EIA - 20мА - 90мкд

1. Обзор продукта

LTST-C150KFKT — это высокояркий светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных приложений, требующих надежной и эффективной оранжевой индикации. Он использует передовой полупроводниковый кристалл AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный своей высокой силой света и хорошей эффективностью в оранжево-красном спектре. Этот компонент поставляется в стандартном корпусе, соответствующем стандарту EIA, что обеспечивает совместимость с автоматическими сборочными системами, широко используемыми в массовом производстве. Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что облегчает обработку и монтаж.

Его основные цели проектирования — обеспечение стабильных оптических характеристик, совместимость с бессвинцовыми процессами пайки и соответствие экологическим стандартам, таким как RoHS (Ограничение использования опасных веществ). Материал линзы "Water Clear" (прозрачный) позволяет излучать собственный цвет кристалла без значительного рассеивания или изменения цвета, обеспечивая насыщенный оранжевый свет.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или около них не гарантируется, и её следует избегать для обеспечения надежной долгосрочной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальная общая мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этого предела грозит перегревом полупроводникового перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Максимальный непрерывный прямой ток, который можно приложить.
• Пиковый прямой ток:80 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс) для обработки кратковременных всплесков тока.
• Коэффициент снижения мощности:0,4 мА/°C выше 25°C. При каждом повышении температуры окружающей среды на градус Цельсия выше 25°C максимально допустимый постоянный прямой ток должен быть уменьшен на 0,4 мА для предотвращения тепловой перегрузки.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать пробой и отказ.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C. Устройство может функционировать и храниться в этом полном диапазоне.
• Допустимая температура пайки:Устройство выдерживает волновую или инфракрасную пайку при 260°C в течение 5 секунд и пайку в парах при 215°C в течение 3 минут.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при Ta=25°C и IF=20мА, что является стандартным испытательным условием.

• Сила света (Iv):45,0 мкд (мин.), 90,0 мкд (тип.). Это измеренный световой поток в милликанделах. Значение измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (CIE).
• Угол обзора (2θ1/2):130° (тип.). Этот широкий угол обзора указывает на то, что свет излучается по широкой, ламбертовской диаграмме направленности, что подходит для применений, требующих широкой видимости.
• Пиковая длина волны излучения (λP):611 нм (тип.). Конкретная длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):605 нм (тип.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет светодиода, полученная из диаграммы цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм (тип.). Это указывает на спектральную чистоту; более узкая ширина означает более монохроматический (чистый цвет) выход.
• Прямое напряжение (VF):2,0 В (мин.), 2,4 В (тип.) при IF=20мА. Падение напряжения на светодиоде при работе. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):10 мкА (макс.) при VR=5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении устройства.
• Емкость (C):40 пФ (тип.) при VF=0В, f=1МГц. Емкость перехода, которая может быть важна в высокоскоростных переключающих приложениях.

3. Объяснение системы сортировки

Сила света светодиодов может варьироваться от партии к партии. Для обеспечения согласованности для конечного пользователя продукты сортируются в "группы" на основе измеренных характеристик. Для LTST-C150KFKT основная сортировка производится по силе света при 20 мА.

• Код группы P:45,0 - 71,0 мкд
• Код группы Q:71,0 - 112,0 мкд
• Код группы R:112,0 - 180,0 мкдКод группы S:180,0 - 280,0 мкд

К каждой группе по силе света применяется допуск +/-15%. При проектировании системы, где критически важна равномерная яркость (например, многосветодиодные дисплеи или подсветка), указание одной группы или понимание диапазона группы необходимо для избежания видимых различий в яркости.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации упоминаются конкретные графики (Рис.1, Рис.6), их подразумеваемые характеристики стандартны для светодиодов AlInGaP и имеют решающее значение для проектирования.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Зависимость является экспоненциальной. Небольшое увеличение напряжения выше порога включения (~1,8 В) вызывает большое увеличение тока. Именно поэтому светодиоды должны управляться источником с ограничением тока, а не источником постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон и разрушение.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой выход, как правило, пропорционален прямому току в рабочем диапазоне. Однако эффективность (люмен на ватт) обычно достигает пика при токе ниже максимального номинального значения и снижается при более высоких токах из-за увеличения тепловыделения.

4.3 Температурная зависимость

Сила света и прямое напряжение зависят от температуры. При увеличении температуры перехода:

• Сила света уменьшается:Выходная мощность может значительно снизиться, этот фактор необходимо учитывать при тепловом управлении.
• Прямое напряжение уменьшается:VF имеет отрицательный температурный коэффициент (обычно около -2 мВ/°C для AlInGaP). Это может повлиять на ток в простой схеме с ограничительным резистором, если температура окружающей среды сильно меняется.

4.4 Спектральное распределение

Кривая спектрального излучения будет центрирована вокруг пика 611 нм. Полуширина 17 нм указывает на относительно узкий спектр, характерный для полупроводников с прямой запрещенной зоной, таких как AlInGaP, что обеспечивает чистый оранжевый цвет.

5. Механическая информация и данные об упаковке

Устройство соответствует стандартному корпусу для поверхностного монтажа EIA. Ключевые размерные примечания включают:

• Все основные размеры указаны в миллиметрах.Стандартный допуск ±0,10 мм применяется, если не указано иное.

Спецификация включает подробные размерные чертежи корпуса светодиода, которые необходимы для создания посадочного места на печатной плате. Также предоставляется рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного выравнивания во время оплавления. Полярность указывается маркировкой катода на устройстве, обычно выемкой, зеленой линией или другим визуальным индикатором на одной стороне корпуса.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профили пайки оплавлением

В спецификации приведены два рекомендуемых профиля инфракрасной (ИК) пайки оплавлением:

1. Для стандартного процесса:Стандартный профиль, подходящий для оловянно-свинцового (SnPb) припоя.
2. Для бессвинцового процесса:Профиль, оптимизированный для бессвинцовых паяльных паст, таких как SAC (Sn-Ag-Cu). Этот профиль обычно имеет более высокую пиковую температуру (до 260°C) для учета более высокой температуры плавления бессвинцовых сплавов. Время выше температуры ликвидуса (TAL) и скорости нагрева критически важны для предотвращения теплового удара и обеспечения правильного формирования паяного соединения без повреждения эпоксидного корпуса светодиода.

6.2 Условия хранения

Светодиоды чувствительны к влаге. Длительное воздействие атмосферной влажности может привести к "вспучиванию" (растрескиванию корпуса) во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением из-за быстрого испарения поглощенной влаги.

• Рекомендуемые условия хранения:Не выше 30°C и 70% относительной влажности.
• Время вне упаковки:Если светодиоды извлечены из оригинальной влагозащитной упаковки, их следует оплавить в течение одной недели.
• Длительное хранение/прогрев:Для хранения более одной недели вне оригинальной упаковки храните в герметичном контейнере с осушителем или в азотной атмосфере. Светодиоды, хранившиеся таким образом более недели, перед пайкой следует прогреть при температуре примерно 60°C в течение не менее 24 часов для удаления влаги.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или корпус. Если очистка необходима после пайки, рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты.

7. Информация об упаковке и заказе

Продукт поставляется в стандартной для отрасли упаковке для автоматической сборки:

• Лента и катушка:8-миллиметровая тисненая несущая лента.
• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов.
• Количество на катушке:3000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарты упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA-481-1-A-1994. Пустые ячейки в ленте запечатаны покровной лентой.

Партномер LTST-C150KFKT следует типичной системе кодирования производителя, где элементы, вероятно, указывают на серию, цвет, группу по силе света, тип линзы и упаковку.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот светодиод подходит для широкого спектра применений, требующих оранжевой индикации состояния, подсветки или декоративного освещения, включая:

• Бытовая электроника (аудио/видео оборудование, бытовая техника).
• Панели промышленного управления и приборы.
• Автомобильное внутреннее освещение (некритичное).
• Вывески и декоративное освещение.
• Светодиодные индикаторы общего назначения на печатных платах.

Важное примечание:В спецификации прямо указано, что этот светодиод предназначен для "обычного электронного оборудования". Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицина, системы безопасности транспорта), перед внедрением необходимо проконсультироваться с производителем.

8.2 Соображения по проектированию и конфигурация схемы

Способ управления:Светодиоды — это устройства, управляемые током. Самое важное правило проектирования — контроль прямого тока.

• Рекомендуемая схема (Схема A):Используйте последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода. Это особенно важно при параллельном подключении нескольких светодиодов, так как это компенсирует естественные вариации прямого напряжения (VF) отдельных светодиодов. Без индивидуальных резисторов светодиоды с немного более низким VF будут потреблять непропорционально больший ток, что приведет к неравномерной яркости и возможному отказу из-за перегрузки по току.
• Нерекомендуемая схема (Схема B):Прямое параллельное подключение нескольких светодиодов с одним общим токоограничивающим резистором не рекомендуется из-за риска неравномерного распределения тока, описанного выше.

Значение последовательного резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (V_питания - VF_светодиода) / I_желаемый. Для консервативного проектирования всегда используйте типичное или максимальное значение VF из спецификации.

8.3 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду. ESD может вызвать скрытые или катастрофические повреждения, проявляющиеся в виде высокого обратного тока утечки, низкого прямого напряжения или отсутствия свечения при низких токах.

Меры предосторожности включают:

• Использование токопроводящих браслетов или антистатических перчаток при обращении.
• Обеспечение надлежащего заземления всех рабочих мест, оборудования и стеллажей для хранения.
• Использование ионизаторов для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе.

Для проверки на возможное повреждение ESD проверьте, загорается ли светодиод, и измерьте его VF при низком испытательном токе (например, 1-5 мА). Аномальные показания указывают на возможное повреждение.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевые отличия LTST-C150KFKT основаны на его материальной системе и конструкции корпуса:

• Технология кристалла AlInGaP:По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный GaAsP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу и яркость, лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы. Это делает его превосходным для применений, требующих высокой видимости и надежности.
• Прозрачная линза (Water Clear):Обеспечивает более насыщенный, яркий цвет по сравнению с рассеивающими или тонированными линзами, которые рассеивают свет и могут приглушать чистоту цвета. Это идеально для применений, где важна четкость цвета.
• Соответствие требованиям бессвинцовости и RoHS:Соответствует современным экологическим нормам, что является обязательным требованием для большинства электронных устройств, продаваемых сегодня.
• Широкий угол обзора (130°):Обеспечивает отличную видимость под углом, что является преимуществом для панельных индикаторов, которые должны быть видны с разных углов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

Пиковая длина волны (λP)— это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность, измеренная непосредственно из спектра.Доминирующая длина волны (λd)— это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое наилучшим образом представляет единый цвет, который мы видим. Для монохроматических светодиодов, таких как этот оранжевый, они часто близки, но λd является более релевантным параметром для спецификации цвета при проектировании.

10.2 Почему используется испытательный ток 20 мА?

20 мА исторически является стандартным током управления для многих маломощных светодиодов, обеспечивая хороший баланс между яркостью, эффективностью и рассеиваемой мощностью. Это служит общей точкой отсчета для сравнения различных моделей светодиодов. Ваше приложение может использовать другой ток, но все рабочие параметры (Iv, VF) будут масштабироваться соответствующим образом, и вы должны оставаться в пределах Предельных эксплуатационных характеристик.

10.3 Как выбрать правильную группу по силе света?

Выбирайте группу на основе требований к яркости вашего приложения и допуска на равномерность. Для одного индикатора может подойти любая группа. Для массива, где все светодиоды должны выглядеть одинаково яркими, следует указать одну, узкую группу (например, группа Q) и, возможно, реализовать оптическое рассеивание, чтобы скрыть незначительные оставшиеся вариации.

10.4 Можно ли управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 3,3 В или 5 В?

Нет, не напрямую.Вывод GPIO микроконтроллера является источником напряжения, а не тока, и обычно не может обеспечить стабильные 20 мА, сохраняя при этом свое выходное напряжение. Что более важно, он не обеспечивает защиту от отрицательного температурного коэффициента светодиода. Выдолжныиспользовать последовательный токоограничивающий резистор, как описано в разделе 8.2. Значение резистора для питания 3,3 В и целевого тока 20 мА будет примерно (3,3 В - 2,4 В) / 0,02 А = 45 Ом. Стандартный резистор на 47 Ом будет подходящим выбором.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий:Проектирование панели индикации состояния для промышленного оборудования, требующей трех ярких, равномерных оранжевых светодиодов для сигнализации "Система активна".

1. Выбор компонентов:LTST-C150KFKT выбран за его высокую яркость (до 280 мкд в группе S), оранжевый цвет и корпус для поверхностного монтажа, подходящий для автоматической сборки.
2. Проектирование схемы:Системная шина питания — 5 В. Для обеспечения равномерной яркости используются три идентичные схемы управления, по одной для каждого светодиода. Используя типичное VF 2,4 В и расчетный ток 20 мА, рассчитывается значение последовательного резистора: R = (5 В - 2,4 В) / 0,02 А = 130 Ом. Выбирается ближайшее стандартное значение 130 или 120 Ом. Мощность резистора составляет (5 В-2,4 В)*0,02 А = 0,052 Вт, поэтому стандартный резистор на 1/8 Вт (0,125 Вт) более чем достаточен.
3. Разводка печатной платы:Рекомендуемые производителем размеры контактных площадок из спецификации используются для создания посадочного места на печатной плате. Между светодиодами соблюдается достаточное расстояние для отвода тепла.
4. Тепловые соображения:Панель находится в корпусе. Для снижения повышения температуры, которое уменьшит световой поток, рядом с контактными площадками светодиодов размещаются небольшие термопереходные отверстия для отвода тепла на другие слои печатной платы, а корпус имеет вентиляцию.
5. Закупка:Для гарантии визуальной однородности в заказе-наряде указывается "Код группы S" для всех 3000 единиц, необходимых для производства.

12. Принцип работы

Излучение света в LTST-C150KFKT основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе, изготовленном из материалов AlInGaP. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области полупроводника, они высвобождают энергию. В материале с прямой запрещенной зоной, таком как AlInGaP, эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, которая задается в процессе выращивания кристалла и составляет примерно 2,03 эВ, что соответствует оранжевому свету около 611 нм. Эпоксидный компаунд "Water Clear" защищает кристалл, обеспечивает механическую стабильность и действует как линза для формирования выходного светового пучка.

13. Технологические тренды

Развитие светодиодной технологии продолжает фокусироваться на нескольких ключевых областях, актуальных для компонентов, подобных LTST-C150KFKT:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные исследования в области материаловедения направлены на снижение безызлучательной рекомбинации и улучшение вывода света из кристалла, что приводит к более ярким светодиодам при том же токе или той же яркости при меньшей мощности.
• Улучшение цветовой согласованности и сортировки:Достижения в эпитаксиальном росте и контроле производственных процессов приводят к более узкому распределению параметров, уменьшая необходимость в обширной сортировке и обеспечивая более стабильные характеристики прямо с производства.
• Миниатюризация:Стремление к уменьшению размеров электронных устройств требует светодиодов во все более компактных корпусах при сохранении или улучшении оптических характеристик.
• Повышенная надежность и срок службы:Улучшения в материалах корпусов (эпоксидные смолы, силиконы) и методах крепления кристаллов повышают устойчивость к термоциклированию, влажности и другим воздействиям окружающей среды, продлевая срок службы.
• Интеграция:Тенденция к интеграции нескольких светодиодных кристаллов (например, RGB), управляющей схемы или даже драйверов в один корпус для упрощения проектирования конечным пользователем и экономии места на печатной плате.

Компоненты, подобные LTST-C150KFKT, представляют собой зрелую, оптимизированную точку в этой эволюции, предлагая надежное и высокопроизводительное решение для стандартных индикаторных применений.