Техническая спецификация SMD светодиода LTST-S115KGKFKT-5A - Бокового свечения, двухцветный (зеленый/оранжевый) - 5мА

1. Обзор изделия

Настоящий документ содержит полные технические характеристики LTST-S115KGKFKT-5A — двухцветного светодиода (LED) для поверхностного монтажа (SMD) с боковым излучением. Этот компонент объединяет в одном корпусе два различных полупроводниковых кристалла: один излучает зеленый свет, другой — оранжевый. Он предназначен для применений, требующих компактных, надежных и ярких индикаторных ламп или подсветки в условиях ограниченного пространства, когда несколько цветовых состояний необходимы от одного места установки компонента.

Светодиод использует передовую технологию полупроводников на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для обоих кристаллов, известную высокой световой отдачей и отличной чистотой цвета. Устройство размещено в стандартном корпусе, соответствующем стандарту EIA, что обеспечивает совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов и стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, используемыми в массовом производстве электроники. Изделие соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологически безопасный продукт.

2. Предельные эксплуатационные режимы

Предельные эксплуатационные режимы определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти режимы указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и идентичны для зеленого и оранжевого кристаллов в корпусе.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Максимум 75 мВт на кристалл. Превышение этого предела может привести к перегреву и катастрофическому отказу.
• Пиковый прямой ток (I_FP):Максимум 80 мА. Данный режим применяется в импульсных условиях с коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 0,1 мс. Он не должен использоваться для непрерывной работы на постоянном токе.
• Постоянный прямой ток (I_F):Максимум 30 мА для непрерывной работы. Это рекомендуемый максимальный ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Устройство предназначено для работы в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Устройство может храниться без ухудшения характеристик в этих пределах.
• Условия инфракрасной пайки:Корпус может выдерживать пиковую температуру 260°C в течение максимум 10 секунд во время пайки оплавлением, что типично для процессов сборки с использованием бессвинцовых (Pb-free) припоев.

3. Электрические и оптические характеристики

Следующие параметры измерены при Ta=25°C и прямом токе (I_F) 5 мА, если не указано иное. Они представляют типичные характеристики устройства.

3.1 Сила света и угол обзора

• Сила света зеленого кристалла (I_V):Минимум 9,0 мкд, типичное значение не указано, максимум 22,4 мкд.
• Сила света оранжевого кристалла (I_V):Минимум 11,2 мкд, типичное значение не указано, максимум 28,0 мкд.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типично) для обоих цветов. Угол обзора определяется как полный угол, при котором сила света составляет половину от силы света, измеренной на центральной оси (0°). Такой широкий угол обзора характерен для светодиодов с боковым излучением.

3.2 Спектральные характеристики

• Пиковая длина волны зеленого кристалла (λ_P):575 нм (типично).
• Пиковая длина волны оранжевого кристалла (λ_P):611 нм (типично).
• Доминирующая длина волны зеленого кристалла (λ_d):Диапазон от 567,5 нм (мин.) до 576,5 нм (макс.) при I_F=5мА. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как цвет света.
• Доминирующая длина волны оранжевого кристалла (λ_d):Диапазон от 600,5 нм (мин.) до 612,5 нм (макс.) при I_F=5мА.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 20 нм (типично) для зеленого и 17 нм (типично) для оранжевого. Этот параметр указывает на спектральную чистоту излучаемого света.

3.3 Электрические параметры

• Прямое напряжение (V_F):Для зеленого и оранжевого кристаллов V_Fнаходится в диапазоне от 1,7 В (мин.) до 2,4 В (макс.) при I_F=5мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА для обоих кристаллов при приложенном обратном напряжении (V_R) 5В.Важное примечание:Данный светодиод не предназначен для работы в режиме обратного смещения. Тест I_Rпроводится только для характеристики; применение обратного напряжения в схеме может повредить устройство.

4. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия яркости и цвета светодиоды сортируются в группы (бины) на основе измеренной силы света и доминирующей длины волны. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения к однородности.

4.1 Сортировка по силе света

Зеленый кристалл:Сортировка при I_F=5мА.

- Код бина KL: от 9,0 мкд (Мин.) до 14,0 мкд (Макс.).

- Код бина LM: от 14,0 мкд (Мин.) до 22,4 мкд (Макс.).

Допуск внутри каждого бина по силе света составляет +/-15%.

Оранжевый кристалл:Сортировка при I_F=5мА.

- Код бина L: от 11,2 мкд (Мин.) до 18,0 мкд (Макс.).

- Код бина M: от 18,0 мкд (Мин.) до 28,0 мкд (Макс.).

Допуск внутри каждого бина по силе света составляет +/-15%.

4.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Зеленый кристалл:Сортировка при I_F=5мА.

- Код бина C: от 567,5 нм до 570,5 нм.

- Код бина D: от 570,5 нм до 573,5 нм.

- Код бина E: от 573,5 нм до 576,5 нм.

Допуск для каждого бина по длине волны составляет +/- 1 нм.

Оранжевый кристалл:Сортировка при I_F=5мА.

- Код бина P: от 600,5 нм до 603,5 нм.

- Код бина Q: от 603,5 нм до 606,5 нм.

- Код бина R: от 606,5 нм до 609,5 нм.

- Код бина S: от 609,5 нм до 612,5 нм.

Допуск для каждого бина по длине волны составляет +/- 1 нм.

5. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения устройства в различных условиях. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, их значение критически важно для проектирования.

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта кривая показывает зависимость между током, протекающим через светодиод, и падением напряжения на нем. Она нелинейна, что типично для диода. Разработчики используют ее для определения подходящего значения токоограничивающего резистора при заданном напряжении питания для достижения желаемого рабочего тока (например, 5мА или до 30мА постоянного тока).
• Сила света в зависимости от прямого тока:Этот график иллюстрирует, как световой поток увеличивается с ростом тока. В рекомендуемом рабочем диапазоне зависимость, как правило, линейна, но насыщается при очень высоких токах. Он помогает в выборе тока управления для требуемой яркости.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Световой выход светодиодов уменьшается с ростом температуры p-n-перехода. Эта кривая жизненно важна для применений, работающих в условиях повышенных температур, чтобы обеспечить поддержание достаточной яркости.
• Спектральное распределение:Эти кривые отображают относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны, показывая пиковую и доминирующую длины волн, а также полуширину спектра, подтверждая чистоту цвета.

6. Механическая информация и данные о корпусе

6.1 Габаритные размеры корпуса и назначение выводов

Устройство использует стандартный посадочный размер корпуса EIA. Конкретный чертеж с размерами предоставляет критически важные измерения для проектирования контактных площадок на печатной плате (PCB). Назначение выводов следующее: катод оранжевого кристалла подключен к выводу C1, а катод зеленого кристалла подключен к выводу C2. Общий анод, как правило, является другим выводом (выводами), как определено на чертеже. Во время сборки необходимо соблюдать правильную полярность.

6.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяного соединения во время оплавления. Соблюдение этих размеров помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом) и обеспечивает правильное смачивание и механическую прочность.

7. Рекомендации по пайке и сборке

7.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен подробный рекомендуемый профиль ИК-оплавления для процессов сборки с бессвинцовыми припоями. Ключевые параметры включают:

- Зона предварительного нагрева:Плавный нагрев до 150-200°C.

- Время выдержки/предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.

- Пиковая температура:Максимум 260°C.

- Время выше температуры ликвидуса (TAL):Время в пределах 5°C от пиковой температуры должно быть ограничено, как правило, максимум 10 секунд согласно абсолютному режиму.

Критическое примечание:В спецификации явно указано, что профили пайки с пиковыми температурами ниже 245°C могут быть недостаточными, если на печатной плате нет лужения, что подчеркивает необходимость достаточной тепловой энергии для правильного формирования паяного соединения с бессвинцовым припоем.

7.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, ее следует выполнять паяльником с регулируемой температурой.

- Температура жала паяльника:Максимум 300°C.

- Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.

- Частота:Эту операцию следует выполнять только один раз, чтобы избежать повреждения корпуса светодиода или проводных соединений термическим напряжением.

7.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. В спецификации рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной комнатной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных химикатов может повредить пластиковую линзу или материал корпуса.

8. Упаковка и обращение

8.1 Спецификации на ленте и катушке

Светодиоды поставляются на промышленных стандартных 8-миллиметровых несущих лентах на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Такая упаковка совместима с автоматическим оборудованием для сборки SMD-компонентов.

- Количество на катушке:3000 штук.

- Минимальное количество упаковки:500 штук для остаточных количеств.

- Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Пустые ячейки в ленте запечатаны покровной лентой.

8.2 Условия хранения

Правильное хранение имеет решающее значение для сохранения паяемости и рабочих характеристик.

- Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Компоненты пригодны к использованию в течение одного года с даты изготовления при хранении в оригинальном влагозащитном пакете с осушителем.

- Вскрытая упаковка:Если влагозащитный пакет вскрыт, условия хранения не должны превышать 30°C / 60% RH. Компоненты должны быть подвергнуты пайке оплавлением в течение одной недели после вскрытия. При более длительном воздействии окружающей среды рекомендуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед сборкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса во время оплавления).

8.3 Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды AlInGaP чувствительны к электростатическому разряду. Необходимо соблюдать меры предосторожности при обращении:

- Используйте заземленные антистатические браслеты или перчатки.

- Убедитесь, что все рабочие места, инструменты и оборудование правильно заземлены.

- Перевозите и храните компоненты в ESD-безопасной упаковке.

9. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

Типичные области применения:Этот двухцветный светодиод с боковым излучением идеально подходит для применений с ограниченным пространством, где требуется индикация состояния. Примеры включают:

- Панельные индикаторы состояния на потребительской электронике, сетевом оборудовании или промышленных пультах управления.

- Подсветка символов или значков на передних панелях, где свет должен направляться параллельно печатной плате.

- Многостатусные индикаторы (например, зеленый для "включено/готово", оранжевый для "ожидание/предупреждение") с использованием одного посадочного места для компонента.

Соображения при проектировании:

1. Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для ограничения прямого тока до желаемого значения (например, 5мА для стандартной яркости, до 30мА для максимальной). Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, используя максимальное значение V_Fиз спецификации для консервативного проектирования.

2. Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, убедитесь, что разводка печатной платы не удерживает тепло вокруг светодиода, особенно при работе, близкой к максимальному постоянному току. Достаточная площадь медного покрытия может помочь рассеять тепло.

3. Схема управления:Два кристалла имеют отдельные катоды (C1, C2) и общий анод. Ими можно управлять независимо, подключив общий анод к положительному источнику питания и замыкая ток через соответствующие катодные выводы с помощью транзисторов или выводов GPIO микроконтроллера, настроенных как стоки тока.

4. Оптическое проектирование:Диаграмма направленности бокового излучения в 120 градусов полезна для широкоугольной видимости. Учитывайте расположение относительно световодов или рассеивателей для достижения желаемого визуального эффекта.

10. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевыми отличительными особенностями данного светодиода являются егодвухцветность в корпусе с боковым излучениеми использованиетехнологии AlInGaP.

• по сравнению с однокрасочными светодиодами бокового свечения:Это устройство экономит место на печатной плате и затраты на сборку, заменяя два отдельных однокрасочных светодиода одним компонентом, упрощая спецификацию материалов и разводку.
• AlInGaP по сравнению с другими технологиями:По сравнению с традиционными светодиодами на основе фосфида галлия (GaP), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более яркому излучению при том же токе управления. Он также обеспечивает превосходную насыщенность цвета и стабильность в зависимости от температуры и срока службы по сравнению с некоторыми более старыми технологиями.
• Совместимость корпусов:Стандартный посадочный размер EIA обеспечивает прямую замену во многих существующих конструкциях и автоматизированных линиях сборки, сокращая усилия по квалификации.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Могу ли я одновременно питать и зеленый, и оранжевый кристаллы?

О1: Да, но вы должны убедиться, что общая рассеиваемая мощность не превышает пределы корпуса. Если питать оба кристалла на максимальном постоянном токе (по 30мА каждый) при типичном V_F~2,0В, мощность составит ~120мВт, что превышает рейтинг 75мВт на кристалл. Следовательно, одновременная работа на полном токе не рекомендуется. Для одновременного использования снижайте ток, чтобы общая мощность оставалась в безопасных пределах.

В2: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О2: Пиковая длина волны (λ_P) — это длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны (λ_d) — это единственная длина волны, которую человеческий глаз воспринимает как цвет света, рассчитанная из координат цветности CIE. λ_dчасто более актуальна для спецификации цвета в приложениях.

В3: Почему важен рейтинг обратного тока, если нельзя прикладывать обратное напряжение?

О3: Рейтинг I_Rявляется параметром контроля качества и утечки для производителя. В вашей схеме вы должны защищать светодиод от случайного обратного напряжения, которое может возникнуть при "горячем" подключении или в определенных конфигурациях схемы. Использование последовательного диода или обеспечение правильной полярности крайне важно.

В4: Как интерпретировать коды бинов при заказе?

О4: Номер детали LTST-S115KGKFKT-5A включает конкретные коды бинов (например, KG для силы света/длины волны зеленого, KF для оранжевого). При заказе обратитесь к подробному списку кодов бинов производителя или укажите требуемую яркость (например, бин LM для более яркого зеленого) и цвет (например, бин D для определенного оттенка зеленого), чтобы гарантировать получение компонентов, соответствующих вашим требованиям к однородности.

12. Принципы работы

Излучение света в этом светодиоде основано на электролюминесценции в полупроводниковых материалах AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода (примерно 1,7-2,4В), электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводникового кристалла из n-типа и p-типа слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны состава сплава AlInGaP, которая тщательно проектируется во время изготовления кристалла для получения зеленого (~575 нм) и оранжевого (~611 нм) света. Корпус с боковым излучением содержит формованную линзу, которая формирует излучаемый свет в широкую диаграмму направленности с углом обзора 120 градусов, направляя его параллельно плоскости монтажа печатной платы.