Техническая документация на оранжевый SMD светодиод LTST-M670KFKT - AlInGaP - Угол обзора 120° - 20мА

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики поверхностно-монтируемого (SMD) светоизлучающего диода (LED). Устройство представляет собой оранжевый светодиод, использующий полупроводниковый материал алюминий-индий-галлий-фосфид (AlInGaP) в качестве источника света, заключенный в корпус с прозрачной линзой. Он предназначен для автоматизированных процессов сборки и совместим с технологиями инфракрасной пайки оплавлением, что делает его пригодным для крупносерийного производства на печатных платах (PCB). Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологически безопасный продукт.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов (pick-and-place), что упрощает производство, а также пригодность для бессвинцовой инфракрасной пайки оплавлением, что соответствует современным экологическим и производственным стандартам. Его корпус стандарта EIA (Альянс электронной промышленности) обеспечивает механическую совместимость с отраслевыми системами монтажа. Устройство также описывается как совместимое с ИС (интегральными схемами), что указывает на то, что его характеристики управления подходят для прямого подключения к типовым логическим выходам. Области применения широки и охватывают общее электронное оборудование, где требуется надежная индикация.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):72 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла, не превышая своих тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (IFP):80 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Это максимальный непрерывный прямой ток, который может быть приложен к светодиоду в установившемся режиме.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение напряжения, превышающего это значение в обратном направлении, может вызвать пробой и повредить p-n переход светодиода.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа устройства в пределах заданных параметров.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C. Диапазон температур для безопасного хранения, когда устройство не находится под напряжением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и испытательном токе (IF) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 140 мкд до типичного максимума 450 мкд. Это измерение воспринимаемой яркости светодиода человеческим глазом с использованием фильтра, аппроксимирующего кривую фотопической чувствительности CIE.
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси (0°). Угол 120° указывает на широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны излучения (λP):611 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения светодиода максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 600 нм до 612 нм. Этот параметр выводится из цветовой диаграммы CIE и представляет собой одну длину волны, которая наилучшим образом описывает воспринимаемый цвет света. Это ключевой параметр для спецификации цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм. Это ширина спектра излучения на половине его максимальной мощности (полная ширина на половине максимума - FWHM). Значение 17 нм типично для оранжевого светодиода AlInGaP и указывает на относительно чистый цвет.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.8 В до 2.4 В при IF=20мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда через него протекает ток.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при VR=5В. Это небольшой ток утечки, который протекает при приложении указанного обратного напряжения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к цвету и электрическим характеристикам.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (Единица: В @20мА)

Светодиоды классифицируются по падению прямого напряжения:
Код группы D2: от 1.8В (Мин.) до 2.0В (Макс.)
Код группы D3: от 2.0В (Мин.) до 2.2В (Макс.)
Код группы D4: от 2.2В (Мин.) до 2.4В (Макс.)
Допуск для каждой группы составляет +/-0.1В.

3.2 Сортировка по силе света (Единица: мкд @20мА)

Светодиоды сортируются по выходной яркости:
Код группы R2: от 140.0 до 180.0 мкд
Код группы S1: от 180.0 до 224.0 мкд
Код группы S2: от 224.0 до 280.0 мкд
Код группы T1: от 280.0 до 355.0 мкд
Код группы T2: от 355.0 до 450.0 мкд
Допуск для каждой группы составляет +/-11%.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (Единица: нм @20мА)

Светодиоды классифицируются по точному цвету (доминирующей длине волны):
Код группы P: от 600.0 до 603.0 нм
Код группы Q: от 603.0 до 606.0 нм
Код группы R: от 606.0 до 609.0 нм
Код группы S: от 609.0 до 612.0 нм
Допуск для каждой группы составляет +/- 1нм.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типичные характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения устройства в различных условиях. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, их значение анализируется ниже.

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

Вольт-амперная характеристика светодиода является экспоненциальной. Для указанного диапазона прямого напряжения от 1.8В до 2.4В при 20мА разработчики могут ожидать, что рабочая точка будет находиться в этих пределах. Кривая помогает в выборе соответствующих токоограничивающих резисторов и понимании требований к напряжению схемы управления.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Эта кривая обычно показывает, что сила света увеличивается с ростом прямого тока, но не обязательно линейно, особенно когда ток приближается к максимальному значению. Это имеет решающее значение для определения необходимого тока управления для достижения желаемого уровня яркости.

4.3 Температурные характеристики

Работа светодиода зависит от температуры. Как правило, прямое напряжение уменьшается с увеличением температуры перехода, а сила света также снижается. Понимание этих кривых жизненно важно для применений, работающих в полном диапазоне от -40°C до +85°C, чтобы обеспечить стабильную производительность.

4.4 Спектральное распределение

Кривая спектрального выхода показывает интенсивность излучаемого света на разных длинах волн, с центром вокруг пиковой длины волны 611нм и полушириной 17нм. Это определяет чистоту цвета оранжевого света.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габариты корпуса устройства

Светодиод поставляется в стандартном SMD корпусе. Техническое описание включает подробный чертеж с размерами в миллиметрах (и дюймах). Ключевые размеры включают длину, ширину, высоту корпуса, расстояние между выводами и рекомендации по контактным площадкам. Допуски обычно составляют ±0.2мм, если не указано иное. Эта информация критически важна для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Определение полярности

SMD светодиоды должны быть правильно ориентированы на печатной плате. Чертеж в техническом описании указывает катодный (отрицательный) и анодный (положительный) выводы, часто с помощью маркировки на корпусе или асимметричного элемента.

5.3 Упаковка в ленту и на катушку

Для автоматизированной сборки светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте и намотанными на катушки.
Размеры ленты:Указаны ширина ленты, размеры ячеек и спецификации покровной ленты для обеспечения совместимости с питателями.
Спецификации катушки:Светодиоды упакованы на катушки диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Минимальное количество упаковки для остатков составляет 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. В примечаниях указано, что пустые ячейки запечатаны, и допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Устройство совместимо с процессами инфракрасной пайки оплавлением. Предоставлен рекомендуемый профиль, соответствующий J-STD-020B для бессвинцовой пайки. Ключевые параметры этого профиля включают:
Предварительный нагрев:150-200°C.
Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
Пиковая температура:Максимум 260°C.
Время выше температуры ликвидуса:Критически важно для правильного формирования паяного соединения (конкретное время указано на кривой профиля на странице 3).
Профиль является общим ориентиром; окончательные профили на уровне платы должны быть охарактеризованы на основе конкретной конструкции печатной платы, припойной пасты и используемой печи.

6.2 Ручная пайка (паяльником)

Если необходима ручная пайка, применяются следующие ограничения:
Температура жала паяльника:Максимум 300°C.
Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.
Ручную пайку следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического напряжения.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические вещества могут повредить корпус.

6.4 Условия хранения

Правильное хранение необходимо для сохранения паяемости, особенно для компонентов, чувствительных к влаге.
Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Срок годности составляет один год при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из запечатанного пакета, условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия. Для более длительного хранения компоненты следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе. Компоненты, подвергавшиеся воздействию воздуха более 168 часов, перед сборкой должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения \"эффекта попкорна\" во время оплавления.

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Типовые схемы включения

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Наиболее распространенный метод управления - использование последовательного токоограничивающего резистора. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc - напряжение питания, VF - прямое напряжение светодиода (для надежности используйте максимальное значение из группы или технического описания), а IF - желаемый прямой ток (например, 20мА). Для нескольких светодиодов их последовательное соединение обеспечивает одинаковый ток через каждый, способствуя равномерной яркости. Параллельное соединение без индивидуальных резисторов не рекомендуется, так как небольшие различия в VF могут вызвать значительный дисбаланс токов.

7.2 Проектирование контактных площадок на печатной плате (Посадочное место)

Техническое описание предоставляет рекомендуемую разводку контактных площадок для инфракрасной или паровой пайки оплавлением. Следование этой рекомендации имеет решающее значение для достижения надежных паяных соединений, правильного выравнивания и минимизации эффекта \"гробового камня\" (tombstoning). Конструкция площадок учитывает тепловую массу и объем припоя.

7.3 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 72мВт), правильная тепловая конструкция на печатной плате может помочь поддерживать более низкую температуру перехода, что повышает световую эффективность и долгосрочную надежность. Это может включать использование тепловых переходных отверстий или обеспечение достаточной площади меди, соединенной с контактными площадками светодиода.

7.4 Область применения и предостережения

Светодиод предназначен для использования в обычном электронном оборудовании, таком как офисная техника, устройства связи и бытовая техника. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские системы, устройства безопасности), необходимы специальные консультации и квалификация перед использованием.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Данный оранжевый светодиод AlInGaP предлагает конкретные преимущества. По сравнению со старыми технологиями, AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность и лучшую стабильность цвета во времени и при изменении температуры. Угол обзора 120 градусов является особенно широким для SMD индикаторного светодиода, обеспечивая хорошую видимость с боковых позиций. Его совместимость со стандартными профилями ИК пайки оплавлением для бессвинцовой пайки делает его современным, экологически чистым выбором, подходящим для современных производственных линий. Всеобъемлющая структура сортировки позволяет точно выбирать компоненты на основе потребностей в цвете и яркости, что критически важно для применений, требующих визуальной согласованности между несколькими индикаторами.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Каким током следует управлять этим светодиодом?
О: Типичное испытательное условие - 20мА, а максимальный непрерывный ток - 30мА. Для общего индикаторного использования и хорошего срока службы стандартным является управление током 20мА. Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор.

В: Как интерпретировать значение силы света?
О: Сила света (мкд) - это мера яркости в определенном направлении. Диапазон 140-450 мкд при 20мА в сочетании с углом обзора 120° означает, что он будет казаться ярким при наблюдении по оси и останется видимым на большой площади.

В: Можно ли использовать этот светодиод на улице?
О: Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C предполагает, что он может выдерживать широкий диапазон условий окружающей среды. Однако корпус не имеет специальной защиты от влаги или УФ-излучения. Для использования на открытом воздухе потребуется дополнительная защита от окружающей среды (конформное покрытие, корпуса).

В: Почему условия хранения так важны?
О: SMD корпуса могут поглощать влагу из воздуха. Если влажный компонент подвергнуть высоким температурам пайки оплавлением, быстрое испарение влаги может вызвать внутреннее расслоение или растрескивание (\"эффект попкорна\"), что приведет к отказу. Соблюдение рекомендаций по хранению и прогреву предотвращает это.

10. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для сетевого маршрутизатора.
Панель требует нескольких оранжевых светодиодов для индикации различных состояний связи и активности. Единообразие цвета и яркости важно для пользовательского опыта.
Шаги проектирования:
1. Выбор группы сортировки:Укажите группы для доминирующей длины волны (например, группа R: 606-609нм) и силы света (например, группа T1: 280-355 мкд), чтобы обеспечить одинаковый внешний вид всех светодиодов на панели.
2. Проектирование схемы:Логическое питание маршрутизатора составляет 3.3В. Используя максимальное VF 2.4В (из группы D4) и целевой IF 20мА, рассчитайте последовательный резистор: R = (3.3В - 2.4В) / 0.020А = 45 Ом. Будет использован стандартный резистор 47 Ом.
3. Разводка печатной платы:Используйте рекомендуемые размеры контактных площадок из технического описания. Размещайте светодиоды с достаточным интервалом для широкого угла обзора 120°, чтобы предотвратить оптические наводки.
4. Сборка:Убедитесь, что завод следует предоставленному профилю оплавления J-STD-020B. Проверьте, что компоненты из вскрытых катушек используются в течение 168 часов или правильно прогреты.
5. Результат:Панель с последовательно яркими, равномерно окрашенными оранжевыми индикаторами, которые хорошо видны под широким диапазоном углов.

11. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды - это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-типа материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала в активной области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. В данном устройстве сложный полупроводник AlInGaP (алюминий-индий-галлий-фосфид) имеет запрещенную зону, соответствующую оранжевому свету, с доминирующей длиной волны в диапазоне 600-612 нм. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует световой поток для достижения заданного угла обзора 120 градусов.

12. Технологические тренды

Развитие технологии светодиодов продолжает фокусироваться на нескольких ключевых областях, актуальных для индикаторных светодиодов, подобных этому. Улучшение эффективности (больше светового выхода на единицу электрической мощности) является постоянной тенденцией, потенциально позволяя достичь аналогичной яркости при более низких токах управления, что снижает энергопотребление и тепловыделение. Достижения в материалах корпусов направлены на улучшение долгосрочной надежности и стабильности цвета в условиях высокой температуры и влажности. Также наблюдается тенденция к дальнейшей миниатюризации корпусов при сохранении или улучшении оптических характеристик. Кроме того, интеграция электроники управления или функций управления (таких как встроенная стабилизация тока или ШИМ-диммирование) непосредственно в корпус светодиода является областью развития для более продвинутых индикаторных применений, упрощая схемотехнику для конечного пользователя.