Техническая спецификация SMD светодиода LTST-C230KSKT с обратным монтажом - Желтый - 20мА - 2.4В

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации высокоэффективного чип-светодиода с обратным монтажом, использующего технологию AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия). Устройство предназначено для поверхностного монтажа и оснащено прозрачной линзой, излучающей желтый свет. Оно поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с автоматическими системами установки компонентов и стандартными процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением. Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологически безопасный продукт.

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

Основные особенности данного светодиода включают конструкцию с обратным монтажом, которая может быть преимуществом для определенных оптических или механических компоновок, а также использование сверхъяркого кристалла AlInGaP, известного своей высокой эффективностью и стабильностью. Корпус соответствует стандартам EIA (Альянса электронной промышленности), обеспечивая широкую совместимость. Его характеристики управления, совместимые с интегральными схемами (ИС), делают его подходящим для прямого подключения к выходам микроконтроллеров или драйверным схемам. Данный светодиод предназначен для применения в потребительской электронике, промышленных индикаторах, автомобильной внутренней подсветке и общей подсветке, где требуется надежная автоматизированная сборка.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА. Это допустимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный ток для надежной долгосрочной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу и хранение в этом широком промышленном температурном диапазоне.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что соответствует профилям бессвинцовой пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):18.0 - 60.0 мкд (милликандела). Фактическая сила света сортируется (см. Раздел 3). Измерение проводится в соответствии с кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Этот широкий угол обзора указывает на диффузный, несфокусированный характер излучения, подходящий для освещения площади.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):588 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):587 нм. Рассчитывается из цветовой диаграммы CIE; эта единственная длина волны наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет (желтый) светодиода.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм. Такая узкая полоса пропускания характерна для светодиодов AlInGaP, обеспечивая насыщенную чистоту цвета.
• Прямое напряжение (V_F):2.0В (Мин.), 2.4В (Тип.) при 20мА. Этот параметр имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (Макс.) при V_R=5В.
• Емкость (C):40 пФ (Тип.) при V_F=0В, f=1МГц. Имеет значение для высокоскоростных коммутационных приложений.

3. Объяснение системы сортировки

Сила света светодиодов сортируется по группам (бинаризация) для обеспечения однородности. Код группы определяет минимальный и максимальный диапазон силы света, измеренной при 20мА. Допуск внутри каждой группы составляет +/-15%.

• Группа M:18.0 - 28.0 мкд
• Группа N:28.0 - 45.0 мкд
• Группа P:45.0 - 71.0 мкд
• Группа Q:71.0 - 112.0 мкд
• Группа R:112.0 - 180.0 мкд

Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды с требуемым уровнем яркости для своего приложения, обеспечивая визуальную однородность в массивах из нескольких светодиодов.

4. Анализ кривых производительности

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графики (например, Рис.1, Рис.5), типичные кривые для таких светодиодов включают:

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Напряжение отсечки составляет около 2.0-2.4В.
• Зависимость силы света от прямого тока:Сила света приблизительно линейно возрастает с увеличением тока вплоть до максимального номинального тока.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Сила света обычно уменьшается с ростом температуры окружающей среды из-за снижения квантовой эффективности и увеличения безызлучательной рекомбинации.
• Спектральное распределение:График, показывающий световой выход в зависимости от длины волны, с пиком на 588 нм и полушириной 15 нм.
• Диаграмма направленности (угол обзора):Полярная диаграмма, иллюстрирующая полный угол обзора 130 градусов, при котором сила света падает до половины от осевого значения.

5. Механическая информация и упаковка

Светодиод поставляется в стандартном SMD корпусе. В спецификации приведены подробные чертежи с размерами (в мм) самого компонента. Ключевые механические примечания включают:

• Допуск на большинство размеров составляет ±0.10 мм.
• Корпус предназначен для обратного монтажа.
• Предоставлены рекомендуемые размеры контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного позиционирования во время оплавления.
• Полярность указана на устройстве, что критически важно для правильной установки.

5.1 Упаковка на ленте и катушке

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой несущей ленте, запечатанной верхней защитной лентой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм).

• Количество на катушке:3000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарты упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.
• Отсутствующие компоненты:Согласно стандарту на катушке допускается не более двух последовательных пустых ячеек.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления припоя

Предоставлен рекомендуемый профиль ИК оплавления для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (при пике):Максимум 10 секунд. Светодиод не должен подвергаться оплавлению более двух раз.

Профиль основан на стандартах JEDEC. Разработчики должны характеризовать свой конкретный процесс сборки печатных плат, учитывая конструкцию платы, паяльную пасту и характеристики печи.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на вывод.
• Ограничьтесь одним циклом пайки.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки:

• Используйте только указанные растворители: этиловый спирт или изопропиловый спирт при нормальной температуре.
• Время погружения должно быть менее одной минуты.
• Неуказанные химические вещества могут повредить корпус светодиода.

6.4 Условия хранения

• Запечатанная упаковка (с осушителем):Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. Использовать в течение одного года.
• Вскрытая упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Для компонентов, извлеченных из влагозащитной упаковки, рекомендуется завершить ИК оплавление в течение 672 часов (28 дней, уровень чувствительности к влаге MSL 2a).
• Длительное хранение (вне пакета):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе. Если хранение превышает 672 часа, перед пайкой необходимо прогреть компоненты при 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время оплавления.

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:На потребительской электронике, бытовой технике и сетевом оборудовании.
• Подсветка:Для клавиш на клавиатурах, мембранных переключателях или небольших ЖК-панелях.
• Автомобильная внутренняя подсветка:Для значков на приборной панели, подсветки переключателей или фонового освещения.
• Промышленные индикаторы на панелях:Обеспечение четкого визуального отображения состояния на панелях управления.

7.2 Метод управления и проектирование схемы

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для обеспечения стабильного светового потока и длительного срока службы:

• Всегда используйте токоограничивающий резистор или источник постоянного тока.Не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Рассчитайте последовательный резистор по формуле: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для консервативного проектирования используйте максимальное значение V_Fиз спецификации.
• Например, при питании 5В и целевом токе I_F=20мА: R = (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Подойдет стандартный резистор на 130 Ом или 150 Ом.
• Для диммирования с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции) убедитесь, что частота достаточно высока (>100 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.

7.3 Меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиоды чувствительны к ЭСР. Всегда соблюдайте следующие меры предосторожности при обращении и монтаже:

• Используйте заземляющий браслет или антистатические перчатки.
• Убедитесь, что все рабочие места, инструменты и оборудование правильно заземлены.
• Храните и транспортируйте светодиоды в антистатической упаковке.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с традиционными выводными светодиодами или другими типами SMD, данное устройство предлагает несколько преимуществ:

• Конструкция с обратным монтажом:Обеспечивает гибкость для оптического дизайна, когда излучающая поверхность должна быть ближе к печатной плате или для определенных углов вывода света.
• Технология AlInGaP:Обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, что приводит к более яркому и стабильному желтому свечению.
• Полная совместимость с SMD:Упаковка на ленте и катушке, а также совместимость с ИК оплавлением позволяют осуществлять высокоскоростную, недорогую автоматизированную сборку, сокращая время производства и вероятность ошибок ручного монтажа.
• Широкий угол обзора:Угол 130 градусов обеспечивает широкое, равномерное освещение, а не узкий луч, что идеально подходит для индикаторных применений.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: В чем разница между пиковой длиной волны (588 нм) и доминирующей длиной волны (587 нм)?

О1: Пиковая длина волны - это физическая точка максимальной спектральной мощности излучения. Доминирующая длина волны - это расчетное значение из колориметрии, которое наилучшим образом соответствует восприятию цвета человеческим глазом. Для монохроматических светодиодов, подобных этому, они часто очень близки.

В2: Могу ли я питать этот светодиод постоянным током 30 мА?

О2: Да, 30 мА - это максимальный номинальный постоянный прямой ток. Однако для оптимального срока службы и с учетом повышенных температур окружающей среды рекомендуется питать его при типичном значении 20 мА или ниже. Всегда учитывайте тепловой режим на печатной плате.

В3: Что означает "обратный монтаж"?

О3: В стандартном SMD светодиоде линза направлена от печатной платы. В конструкции с обратным монтажом светодиод предназначен для установки линзойв сторонупечатной платы. Это часто требует наличия отверстия или апертуры в плате под светодиодом для выхода света, что позволяет реализовать уникальную оптическую интеграцию.

В4: Как интерпретировать код группы в номере детали?

О4: Код группы (например, KSKT) не полностью детализирован в данном отрывке, но обычно соответствует определенным диапазонам силы света, а иногда и цветности. Предоставленный отдельный список групп (M, N, P, Q, R) используется для указания заказываемого класса яркости. Для точного соответствия суффикса номера детали обратитесь к полному документу производителя по сортировке.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование маломощного желтого индикатора состояния для портативного устройства, питаемого от шины микроконтроллера 3.3В.

Шаги проектирования:

1. Выбор тока:Выберите ток управления 10 мА для низкого энергопотребления при сохранении хорошей видимости. Согласно типичным кривым, сила света при 10 мА будет примерно пропорциональна току (примерно половина от значения при 20 мА).
2. Расчет резистора:Используя типичное V_F= 2.4В и напряжение питания = 3.3В. R = (3.3В - 2.4В) / 0.01А = 90 Ом. Ближайшее стандартное значение - 91 Ом.
3. Проверка рассеиваемой мощности:Мощность на светодиоде: P_LED= V_F* I_F= 2.4В * 0.01А = 24 мВт, что значительно ниже максимума в 75 мВт. Мощность на резисторе: P_R= (0.01А)^2 * 91Ом = 9.1 мВт.
4. Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемым размерам контактных площадок из спецификации. Убедитесь, что маркировка полярности на посадочном месте соответствует маркировке катода светодиода. При использовании функции обратного монтажа спроектируйте соответствующую апертуру в плате под местом установки светодиода.
5. ЭСР и сборка:Укажите меры предосторожности от ЭСР в руководстве по сборке. Используйте рекомендуемые параметры профиля оплавления в качестве отправной точки для квалификации процесса.

11. Введение в технологический принцип

Светодиод основан на полупроводниковом материале AlInGaP, выращенном на подложке. При приложении прямого напряжения к p-n переходу электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В прямозонном материале, таком как AlInGaP, эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны желтого света (~587-588 нм) определяется шириной запрещенной зоны сплава AlInGaP. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивая механическую защиту, формируя световой поток (угол обзора 130 градусов) и повышая эффективность вывода света.

12. Тенденции отрасли

Рынок SMD светодиодов продолжает развиваться в направлении:

• Повышенной эффективности:Больше люмен на ватт (лм/Вт), что снижает энергопотребление при том же световом потоке.
• Миниатюризации:Уменьшение размеров корпусов (например, 0402, 0201), позволяющее повысить плотность компоновки на печатных платах.
• Улучшенной цветовой однородности:Более жесткие допуски при сортировке как по силе света, так и по цветовым координатам, что критически важно для применений, требующих однородного внешнего вида.
• Повышенной надежности:Лучшая производительность при высоких температурах и влажности, увеличение срока службы в жестких условиях, таких как автомобильные.
• Интегрированных решений:Светодиоды со встроенными токоограничивающими резисторами, стабилитронами для защиты от ЭСР или даже драйверными ИС, упрощающие проектирование схем.

Данный светодиод AlInGaP с обратным монтажом представляет собой зрелое и надежное решение в рамках этой общей тенденции, предлагая баланс производительности, стоимости и технологичности для широкого спектра индикаторных применений.