Техническая спецификация SMD светодиода LTST-C21KGKT с обратным монтажом - Зеленый AlInGaP - 20мА - 2.4В

1. Обзор продукта

В данном документе представлены полные технические характеристики высокоэффективного поверхностно-монтируемого светодиода (SMD LED) с обратным монтажом. Устройство использует полупроводниковый чип из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для генерации зеленого света. Оно предназначено для автоматизированных процессов сборки и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его экологически безопасным компонентом, подходящим для современного электронного производства.

Основное применение данного светодиода - подсветка, индикация состояния и освещение панелей в условиях ограниченного пространства на лицевой стороне печатной платы (PCB). Его конструкция с обратным монтажом позволяет устанавливать его на обратной стороне платы относительно стороны излучения света, что обеспечивает инновационные и компактные конструктивные решения.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Устройство не должно эксплуатироваться за пределами этих значений во избежание необратимого повреждения. Ключевые характеристики включают максимальный постоянный прямой ток (I_F) 30 мА при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. Рассеиваемая мощность составляет 75 мВт. В импульсном режиме допустим пиковый прямой ток 80 мА при скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Максимальное обратное напряжение (V_R) составляет 5 В. Диапазон рабочих температур и температур хранения указан от -55°C до +85°C.

Условия пайки критичны: волновая или инфракрасная пайка оплавлением не должна превышать 260°C более 5 секунд, а пайка в паровой фазе - 215°C более 3 минут. Для температур окружающей среды выше 50°C применяется линейный коэффициент снижения прямого тока 0.4 мА/°C.

2.2 Электрооптические характеристики

Ключевые параметры производительности определены при T_a=25°C и прямом токе (I_F) 20 мА.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 28.0 мкд до максимум 180.0 мкд. Типичное значение в сводной таблице не указано, что означает его зависимость от конкретного кода сортировки (см. Раздел 3). Измерение проводится в соответствии с кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):Определен как 70 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси.
• Пиковая длина волны (λ_P):Приблизительно 574 нм. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 567.5 нм до 576.5 нм при I_F=20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет света, полученная из цветовой диаграммы CIE.
• Полуширина спектра (Δλ):Приблизительно 15 нм. Это указывает на спектральную чистоту зеленого света.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 1.80 В до 2.40 В при I_F=20мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R=5В.
• Емкость (C):Типично 40 пФ, измерено при смещении 0 В и частоте 1 МГц.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация). Данный продукт использует два независимых критерия сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Единицы измерения - милликанделы (мкд) при I_F=20мА. Группы следующие:

• Код N:28.0 мкд (Мин.) до 45.0 мкд (Макс.)
• Код P:45.0 мкд до 71.0 мкд
• Код Q:71.0 мкд до 112.0 мкд
• Код R:112.0 мкд до 180.0 мкд

В пределах каждой группы по силе света применяется допуск ±15%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения - нанометры (нм) при I_F=20мА. Группы следующие:

• Код C:567.5 нм (Мин.) до 570.5 нм (Макс.)
• Код D:570.5 нм до 573.5 нм
• Код E:573.5 нм до 576.5 нм

В пределах каждой группы по длине волны применяется строгий допуск ±1 нм. Полный номер детали включает эти коды сортировки для указания точных характеристик.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики упоминаются, но не детализируются в предоставленном тексте, типичные кривые для таких устройств включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Кривая будет иметь характерное напряжение колена около 1.8-2.4В.
• Зависимость силы света от прямого тока:Демонстрирует, что световой поток увеличивается с ростом тока, но не обязательно линейно, особенно при высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Показывает уменьшение светового потока с ростом температуры перехода. Светодиоды AlInGaP обычно имеют отрицательный температурный коэффициент для светового потока.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную мощность излучения в зависимости от длины волны, с пиком около 574 нм и шириной около 15 нм на полувысоте.
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма, иллюстрирующая угловое распределение интенсивности света, которое для данного типа корпуса обычно имеет форму Ламберта или бокового излучателя.

Эти кривые необходимы разработчикам для прогнозирования производительности в нестандартных рабочих условиях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному контуру SMD корпуса EIA. Все критические размеры (длина, ширина, высота корпуса, расстояние между выводами и т.д.) приведены на чертежах в миллиметрах со стандартным допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Линза указана как "Прозрачная".

5.2 Идентификация полярности и разводка контактных площадок

Компонент имеет анодный и катодный выводы. В спецификации приведена рекомендуемая схема расположения контактных площадок для разводки печатной платы. Соблюдение этих размеров имеет решающее значение для получения надежного паяного соединения, правильного выравнивания и эффективного отвода тепла в процессе оплавления. Конструкция контактных площадок также помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом) во время пайки.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профили пайки оплавлением

Предоставлены два рекомендуемых профиля инфракрасной (ИК) пайки оплавлением: один для стандартного процесса пайки оловянно-свинцовым (SnPb) припоем и один для бессвинцового (Pb-free) процесса пайки, обычно с использованием сплавов SAC (Sn-Ag-Cu). Бессвинцовый профиль требует более высокой пиковой температуры (до 260°C), но необходимо тщательно контролировать время выше температуры ликвидуса, чтобы предотвратить повреждение эпоксидного корпуса светодиода. Стадии предварительного нагрева критически важны для минимизации термического удара.

6.2 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге. Для длительного хранения вне оригинальной влагозащищенной упаковки их следует хранить в среде, не превышающей 30°C и 70% относительной влажности. Если хранение в распакованном виде превышает одну неделю, рекомендуется прогрев при температуре примерно 60°C в течение не менее 24 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" (popcorning) во время оплавления.

6.3 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные или агрессивные химикаты могут повредить пластиковую линзу и материал корпуса.

6.4 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиод подвержен повреждению от электростатического разряда. При обращении и сборке должны быть обеспечены надлежащие меры контроля ЭСР:

• Используйте заземленные браслеты и антистатические коврики.
• Убедитесь, что все оборудование и рабочие места правильно заземлены.
• Рассмотрите возможность использования ионизатора для нейтрализации статических зарядов, которые могут накапливаться на пластиковой линзе.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются в стандартной промышленной упаковке для облегчения автоматизированной сборки.

• Лента и катушка:Компоненты размещаются в эмбоссированной несущей ленте шириной 8 мм.
• Размер катушки:Намотаны на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм).
• Количество:Стандартная катушка содержит 3000 штук. Минимальный заказ для остатков составляет 500 штук.
• Стандарты упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA-481-1-A. Лента имеет защитную крышку, допускается не более двух пустых ячеек подряд.

Полный номер детали (например, LTST-C21KGKT) кодирует конкретные характеристики, включая коды сортировки для силы света и доминирующей длины волны.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды - это устройства с токовым управлением. Для стабильной и равномерной работы, особенно при параллельном включении нескольких светодиодов, настоятельно рекомендуется использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода(Схема A).Прямое параллельное включение светодиодов без индивидуальных резисторов (Схема B) не рекомендуется из-за разброса прямого напряжения (V_F) от устройства к устройству. Эти различия могут вызвать значительный дисбаланс токов, приводящий к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке светодиода с наименьшим V_F.

Значение последовательного резистора (R_s) можно рассчитать по закону Ома: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F, где I_F - желаемый рабочий ток (например, 20 мА), а V_F - типичное или максимальное прямое напряжение из спецификации.

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 75 мВт), эффективный тепловой режим по-прежнему важен для обеспечения долгосрочной надежности и стабильного светового потока. Световой поток светодиода уменьшается с ростом температуры перехода. Обеспечение хорошего теплового пути от контактных площадок светодиода к медным слоям печатной платы помогает рассеивать тепло. Избегайте длительной работы на абсолютных максимальных значениях тока и температуры.

8.3 Область применения и ограничения

Данный компонент предназначен для электронного оборудования общего назначения, такого как потребительская электроника, устройства офисной автоматизации и средства связи. Он не предназначен и не сертифицирован для применений, где отказ может привести к прямой угрозе безопасности (например, авиационное управление, медицинские системы жизнеобеспечения, транспортные системы безопасности). Для таких высоконадежных применений необходимо проконсультироваться с производителем по поводу специализированных продуктов.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевыми отличительными особенностями данного светодиода являются егоспособность к обратному монтажуи использование чипаAlInGaPдля зеленого свечения.

• Обратный монтаж против стандартного SMD с верхним излучением:Это позволяет монтировать светодиод на нижней стороне печатной платы, пропуская свет через отверстие или световод, освобождая ценное пространство на верхней стороне для других компонентов. Это позволяет создавать более тонкие конструкции изделий.
• AlInGaP против традиционных GaP или InGaN:Технология AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность для красных, оранжевых, янтарных и зеленых длин волн по сравнению со старыми технологиями. Как правило, она обеспечивает более высокую яркость и более насыщенные цветовые точки.
• Прозрачная линза:Передает истинный цвет чипа без рассеивания, что дает более сфокусированный и интенсивный световой пучок по сравнению с рассеивающими линзами.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

О1: Пиковая длина волны (λ_P) - это физическая длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λ_d) - это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет. Для монохроматического зеленого светодиода они часто близки, но λ_dявляется более релевантным параметром для согласования цвета.

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

О2: Хотя абсолютный максимальный ток составляет 30 мА постоянного тока, оптимальная производительность для долговечности и стабильного светового потока обычно достигается при токе на уровне или ниже испытательного тока 20 мА. Работа при 30 мА будет генерировать больше тепла, снижать эффективность и может сократить срок службы. Всегда учитывайте рекомендации по снижению номинальных характеристик при повышенных температурах.

В3: Как интерпретировать коды сортировки в номере детали?

О3: Суффикс номера детали содержит коды, указывающие группу силы света (например, R для максимальной яркости) и группу доминирующей длины волны (например, D для средне-зеленого). Выбор соответствующих кодов сортировки имеет решающее значение для применений, требующих одинаковой яркости и цвета для нескольких светодиодов.

В4: Подходит ли этот светодиод для волновой пайки?

О4: Да, в спецификации указано условие волновой пайки: 260°C не более 5 секунд. Однако пайка оплавлением является предпочтительным и наиболее распространенным методом для SMD компонентов, подобных данному.

11. Пример использования и проектирования

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для портативного медицинского устройства.

Устройству требуется яркий, недвусмысленный зеленый индикатор "питание включено/готовность". Пространство на верхней панели управления крайне ограничено. Выбран светодиод с обратным монтажом. Он размещен на нижней стороне основной печатной платы. Небольшое, точно просверленное отверстие в верхней панели позволяет свету проходить. Можно использовать световод или простую конструкцию с отверстием. Схема управления использует питание 3.3В. Расчет последовательного резистора: R_s= (3.3В - 2.2В_тип.) / 0.020А = 55 Ом. Выбран резистор стандартного номинала 56 Ом. Для обеспечения постоянства цвета во всех устройствах в спецификации материалов указаны светодиоды из одной группы по длине волны (например, Код D).

12. Введение в принцип работы технологии

Данный светодиод основан на полупроводниковом материале - фосфиде алюминия-индия-галлия (Al_xIn_yGa_1-x-yP), выращенном на подложке. При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области чипа, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретное соотношение алюминия, индия и галлия в кристаллической решетке определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света. Для зеленого свечения используется определенный состав для достижения запрещенной зоны, соответствующей свету около 570-580 нм. Материальная система AlInGaP известна своей высокой внутренней квантовой эффективностью в спектральном диапазоне от красного до зеленого.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Тенденция в области SMD светодиодов для индикации и подсветки продолжает двигаться в сторону повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и увеличения надежности. Существует сильная тенденция к улучшению характеристик в процессах бессвинцовой и высокотемпературной пайки оплавлением. Растет спрос на точный контроль цвета и более жесткую сортировку, особенно в применениях, где критически важно согласование цвета на дисплеях или панелях. Кроме того, растущей тенденцией является интеграция светодиодов со встроенной схемой регулирования или управления током (например, светодиоды с управлением от ИС) для упрощения проектирования и повышения стабильности характеристик, хотя данный конкретный компонент является стандартным дискретным светодиодом.