LTW-S225DSKS-PH SMD светодиод - Бокового свечения, двухцветный (белый/желтый) - Габаритные размеры - Напряжение 2.5-3.7В/1.6-2.4В - Мощность 72/62.5мВт - Техническая документация

1. Обзор изделия

Настоящий документ содержит полные технические характеристики LTW-S225DSKS-PH – двухцветного SMD (устройства для поверхностного монтажа) светодиода бокового свечения. Этот компонент объединяет два различных светоизлучающих кристалла в одном компактном корпусе, предназначенном для автоматизированных процессов сборки. Основная область применения – электронные устройства с ограниченным пространством, требующие надежной индикации состояния или подсветки.

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

LTW-S225DSKS-PH разработан с рядом ключевых особенностей, делающих его подходящим для современного электронного производства. Он соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что гарантирует соблюдение экологических норм. В устройстве используется выводная рамка с оловянным покрытием для улучшенной паяемости. Он включает ультраяркие полупроводниковые кристаллы: один на основе технологии InGaN для излучения белого света и другой на основе технологии AlInGaP для излучения желтого света.

Изделие поставляется в стандартной 8-мм ленте на катушках диаметром 7 дюймов, что соответствует стандартам EIA (Альянса электронной промышленности) и обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, широко используемым в серийном производстве. Устройство также предназначено для совместимости с процессом пайки оплавлением в ИК-печи, который является стандартным для бессвинцовой сборки печатных плат.

Основные области применения включают телекоммуникационное оборудование (например, сотовые и беспроводные телефоны), устройства офисной автоматизации (такие как ноутбуки), сетевые системы, различные бытовые приборы, а также внутренние вывески или дисплеи. Конкретные применения включают подсветку клавиатур или клавиш, индикаторы состояния питания, подключения или состояния системы, микро-дисплеи и общую подсветку сигналов или символов.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

Рабочие характеристики LTW-S225DSKS-PH определяются комплексным набором электрических, оптических и тепловых параметров, измеренных в стандартных условиях (Ta=25°C, если не указано иное). Понимание этих параметров критически важно для правильного проектирования схемы и надежной работы.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется, и ее следует избегать для обеспечения надежной долгосрочной работы.

• Рассеиваемая мощность (P_d):72 мВт для белого кристалла, 62.5 мВт для желтого кристалла. Это максимальное количество мощности, которое светодиод может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА для белого, 60 мА для желтого. Это максимальный мгновенный ток, допустимый в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА для белого, 25 мА для желтого. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для нормальной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод предназначен для работы.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +85°C. Диапазон температур для хранения устройства без подачи питания.
• Условия ИК-пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, что соответствует типичному профилю бессвинцовой пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при стандартном испытательном токе I_F= 20мА.

• Сила света (I_V):Для белого светодиода сила света составляет от минимум 112.0 мкд до максимум 450.0 мкд. Для желтого светодиода диапазон составляет от 45.0 мкд до 180.0 мкд. Фактическое значение для конкретного экземпляра зависит от его группы сортировки (см. раздел 4). Измерение проводится с использованием датчика с фильтром, аппроксимирующим кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 130 градусов для обоих цветов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину от измеренной на центральной оси (0°). Такой широкий угол обзора характерен для светодиодов бокового свечения.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Применяется только к желтому светодиоду, диапазон от 584.0 нм до 596.0 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Обычно 591.0 нм для желтого светодиода, что соответствует пику в распределении спектральной мощности.
• Координаты цветности (x, y):Для белого светодиода типичные координаты: x=0.31, y=0.31, что помещает его в область "холодного белого" на диаграмме цветности CIE 1931. Цвет желтого светодиода определяется его группой по доминирующей длине волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Обычно 15 нм для желтого светодиода, что указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):Для белого светодиода: мин. 2.5В, макс. 3.7В. Для желтого светодиода: мин. 1.6В, макс. 2.4В. Это падение напряжения на светодиоде при токе 20мА. Разница в V_Fмежду двумя цветами значительна и должна учитываться при проектировании схемы, особенно если они питаются от общего источника тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10.0 мкА для обоих цветов при обратном напряжении (V_R) 5В.Важное примечание:В техническом описании явно указано, что условие обратного напряжения применяется только для ИК-тестирования, и устройство не предназначено для работы в обратном направлении. Применение обратного смещения в схеме не рекомендуется.

2.3 Тепловые аспекты

Номиналы рассеиваемой мощности (72мВт/62.5мВт) напрямую связаны с тепловым менеджментом. Превышение этих пределов повышает температуру перехода, что может привести к ускоренной деградации светового потока (снижению светоотдачи со временем), смещению координат цветности и, в конечном итоге, к отказу устройства. Диапазон рабочих температур от -20°C до +80°C определяет условия окружающей среды. Конструкторы должны обеспечить, чтобы совокупное влияние температуры окружающей среды и саморазогрева от рассеиваемой мощности поддерживало температуру перехода светодиода в безопасных пределах.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются в "группы" (бины) на основе ключевых рабочих параметров. LTW-S225DSKS-PH использует многомерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по силе света (I_V)

Светодиоды классифицируются на основе измеренной светоотдачи при 20мА.

Группы белого светодиода:

• Группа R:112.0 – 180.0 мкд
• Группа S:180.0 – 280.0 мкд
• Группа T:280.0 – 450.0 мкд

Допуск внутри каждой группы составляет +/- 15%.

Группы желтого светодиода:

• Группа P:45.0 – 71.0 мкд
• Группа Q:71.0 – 112.0 мкд
• Группа R:112.0 – 180.0 мкд

Допуск внутри каждой группы составляет +/- 15%.

3.2 Сортировка по оттенку / цветности

Для белого светодиода согласованность цвета обеспечивается через группы координат цветности (x, y), определенные конкретными четырехугольниками на диаграмме CIE 1931 (например, S1-1, S1-2, S2-1 и т.д.). Допуск для каждой группы по оттенку составляет +/- 0.01 по обеим координатам x и y. Для желтого светодиода используется более простая сортировка по доминирующей длине волны:

• Группа H:584.0 – 590.0 нм
• Группа J:590.0 – 596.0 нм

Допуск для каждой группы по длине волны составляет +/- 1 нм.

Эта система сортировки позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости и цветовой однородности для их приложения, что критически важно для применений, таких как многодиодная подсветка или массивы индикаторов, где важна равномерность.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не полностью детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для таких светодиодов включают следующие, все измеренные при температуре окружающей среды 25°C, если не указано иное:

4.1 Зависимость тока от напряжения (I-V кривая)

Этот график показывает взаимосвязь между прямым током (I_F) и прямым напряжением (V_F). Она нелинейна, что характерно для диода. Кривая для кристалла AlInGaP (желтый) обычно имеет более низкое напряжение отсечки (~1.8В) по сравнению с кристаллом InGaN (белый) (~3.0В). Эта кривая необходима для проектирования схемы ограничения тока, будь то простой резистор или драйвер постоянного тока.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Этот график иллюстрирует, как светоотдача увеличивается с ростом тока накачки. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах из-за падения эффективности и тепловых эффектов. Работа вблизи или выше абсолютного максимального постоянного тока (20/25мА) не рекомендуется, так как это снижает эффективность и срок службы.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Светоотдача светодиода уменьшается с ростом температуры перехода. Эта кривая количественно определяет эту зависимость. Для светодиодов AlInGaP (желтый) снижение обычно более выражено, чем для светодиодов InGaN (белый). Это критически важный фактор для применений с высокой температурой окружающей среды или плохим тепловым менеджментом на печатной плате.

4.4 Спектральное распределение

Для желтого светодиода AlInGaP это покажет относительно узкий пик с центром около 591 нм. Для белого светодиода InGaN спектр будет гораздо шире, состоящий из излучения синего кристалла InGaN в сочетании со светом от слоя люминофора, что дает непрерывный спектр в видимом диапазоне длин волн.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и назначение выводов

LTW-S225DSKS-PH представляет собой SMD-корпус бокового свечения. Ключевые размерные примечания: все размеры указаны в миллиметрах, стандартный допуск составляет ±0.1 мм, если не указано иное. Назначение выводов критически важно для правильной ориентации:

• Выводы 1 и 2 назначены кристаллу AlInGaP (желтый).
• Выводы 3 и 4 назначены кристаллу InGaN (белый).

Физическая конструкция обеспечивает основное излучение света сбоку корпуса, а не сверху.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате и полярность

Техническое описание включает схему рекомендуемой контактной площадки на печатной плате. Соблюдение этой конструкции способствует надежной пайке, правильному выравниванию и хорошей механической прочности. Конфигурация площадок также обеспечивает необходимый теплоотвод и объем припоя. Полярность указывается нумерацией выводов; правильное подключение анода и катода обязательно. Подача обратного напряжения может повредить светодиод.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Процесс пайки оплавлением в ИК-печи

Устройство совместимо с пайкой оплавлением в ИК-печи, которая является стандартом для бессвинцовой сборки. Максимальное номинальное условие – 260°C в течение 10 секунд. На практике следует использовать стандартный бессвинцовый профиль оплавления с пиковой температурой между 240°C и 260°C и временем выше ликвидуса (TAL), соответствующим припойной пасте. Следует соблюдать рекомендуемый профиль из технического описания, чтобы избежать теплового удара или повреждения корпуса светодиода или внутренних проводных соединений.

6.2 Очистка

Очистку после пайки необходимо проводить осторожно. Следует использовать только указанные химикаты. Техническое описание рекомендует погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты, если очистка необходима. Использование неуказанных или агрессивных химических жидкостей может повредить эпоксидную линзу светодиода или материалы корпуса, что приведет к снижению светоотдачи или преждевременному отказу.

6.3 Хранение и обращение

Предупреждение об электростатическом разряде (ЭСР):Светодиоды чувствительны к статическому электричеству и скачкам напряжения. Рекомендуется использовать антистатический браслет или перчатки при обращении с ними. Все оборудование и рабочие места должны быть правильно заземлены.

Чувствительность к влаге:Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. В запечатанном виде их следует хранить при температуре 30°C или ниже и относительной влажности (RH) 90% или ниже, рекомендуемый срок хранения – один год. После вскрытия оригинальной упаковки условия хранения не должны превышать 30°C или 60% RH. Компоненты, извлеченные из сухой упаковки, должны быть подвергнуты ИК-пайке оплавлением в течение одной недели (Уровень чувствительности к влаге 3, MSL-3). Для более длительного хранения вне оригинального пакета их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем. Если хранение в открытом виде превышает одну неделю, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов, чтобы предотвратить "вспучивание" ("popcorning") во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

LTW-S225DSKS-PH поставляется в стандартной для отрасли тисненой транспортной ленте шириной 8 мм, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 4000 штук. Карманы ленты запечатаны верхней покровной лентой для защиты компонентов при транспортировке и обращении. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Для количеств менее полной катушки указано минимальное количество упаковки для остатков – 500 штук. Конструкция ленты допускает максимум два последовательно отсутствующих компонента (пустых кармана).

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Типовые схемы включения

Каждый цветной кристалл в LTW-S225DSKS-PH должен управляться независимо из-за их различных характеристик прямого напряжения. Самый простой метод управления – использование последовательного токоограничивающего резистора для каждого кристалла. Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где I_F– желаемый ток накачки (например, 20мА), а V_F– типичное или максимальное прямое напряжение из технического описания, в зависимости от запаса по конструкции. Для лучшей стабильности и согласованности, особенно при изменении температуры или напряжения питания, рекомендуется схема драйвера постоянного тока.

8.2 Тепловой менеджмент в конструкции

Хотя SMD светодиоды малы, эффективный тепловой менеджмент жизненно важен для производительности и долговечности. Печатная плата выступает в качестве основного радиатора. Использование рекомендуемой контактной площадки с достаточной площадью меди, соединенной с тепловыми площадками светодиода, помогает рассеивать тепло. Для применений с высокой мощностью или высокой температурой окружающей среды могут потребоваться дополнительные тепловые переходные отверстия под корпусом или более крупная медная область для отвода тепла от перехода светодиода.

8.3 Оптические аспекты проектирования

Как светодиод бокового свечения, основное излучение света происходит параллельно поверхности печатной платы. Это идеально для боковой подсветки световодов, освещения боковых индикаторов или подсветки клавиш сбоку. Конструкторам следует учитывать угол обзора 130 градусов при проектировании световодов, линз или рассеивателей, чтобы обеспечить равномерное освещение и желаемый визуальный эффект.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевым отличительным фактором LTW-S225DSKS-PH является его двухцветная конфигурация бокового свечения в одном SMD-корпусе. Это экономит место на печатной плате по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов бокового свечения. Использование AlInGaP для желтого цвета обеспечивает высокую эффективность и хорошую цветовую чистоту, а белый свет на основе InGaN предоставляет современный источник холодного белого света. Сочетание широкого угла обзора 130 градусов и совместимости с автоматизированной сборкой и процессами оплавления делает его универсальным выбором для экономически эффективного крупносерийного производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать оба кристалла, белый и желтый, от одного токоограничивающего резистора?
О: Нет. Из-за значительной разницы в прямом напряжении (V_F~3.2В для белого против ~2.0В для желтого при 20мА), их параллельное подключение с одним резистором приведет к сильному дисбалансу токов, потенциально перегружая один кристалл и недогружая другой. Каждый кристалл требует собственного независимого управления током.

В: Что означает код группы силы света (например, R, S, T)?
О: Код группы указывает гарантированный диапазон светоотдачи для данного конкретного светодиода при стандартном испытательном токе (20мА). Например, белый светодиод из группы T будет ярче (280-450 мкд), чем из группы R (112-180 мкд). Разработчики указывают требуемую группу, чтобы обеспечить согласованность яркости в своем изделии.

В: Подходит ли этот светодиод для наружного применения?
О: В техническом описании указан диапазон рабочих температур от -20°C до +80°C и перечислены типичные внутренние применения. Для наружного использования необходимо оценить такие факторы, как более экстремальные температуры, УФ-излучение, разрушающее эпоксидную смолу, и проникновение влаги. Устройство не имеет специального рейтинга для суровых условий окружающей среды.

В: Насколько критичен недельный срок для оплавления после вскрытия влагозащитного пакета?
О: Это очень важно для надежности. Если компоненты MSL-3 поглощают слишком много влаги из воздуха, а затем подвергаются высокому нагреву при пайке оплавлением, быстрое испарение влаги может вызвать внутреннее расслоение или растрескивание ("вспучивание"), что приведет к немедленным или скрытым отказам. Соблюдайте рекомендации по прогреву, если срок превышен.

11. Практические примеры применения

Пример 1: Индикатор состояния мобильного устройства:Один LTW-S225DSKS-PH может обеспечивать несколько состояний. Белый светодиод может указывать "питание включено" или "полностью заряжено", а желтый светодиод может указывать "зарядка" или "низкий заряд батареи". Боковое излучение позволяет свету попадать в световод, идущий к краю корпуса устройства, создавая элегантный индикатор.

Пример 2: Подсветка панели управления промышленного оборудования:Массив таких светодиодов может быть размещен вдоль края мембранной клавиатуры. Белые светодиоды обеспечивают общую подсветку всех клавиш в условиях слабого освещения. Желтые светодиоды могут быть подключены к определенным функциональным клавишам (например, аварийная остановка, предупреждение), чтобы обеспечить отчетливый, привлекающий внимание цвет при активации, все в рамках одного компактного компонента.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) – это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Цвет света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала.

• AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия):Эта система материалов используется для желтого светодиода. Она имеет запрещенную зону, соответствующую излучению света в красной, оранжевой, янтарной и желтой областях спектра. Известна своей высокой эффективностью в этих цветах.
• InGaN (нитрид индия-галлия):Эта система материалов используется для белого светодиода. Обычно синий излучающий кристалл InGaN комбинируется с люминофорным покрытием. Синий свет от кристалла возбуждает люминофор, который затем переизлучает свет в более широком спектре, создавая восприятие белого света. Конкретная смесь люминофоров определяет белую точку (например, холодный белый, теплый белый).

Конструкция корпуса бокового свечения использует отражающую полость и формованную эпоксидную линзу для направления основного светового потока вбок от корпуса компонента.

13. Технологические тренды

Оптоэлектронная промышленность продолжает развиваться в нескольких ключевых областях, относящихся к компонентам, таким как LTW-S225DSKS-PH. Существует постоянное стремление кповышению световой отдачи(больше светового потока на ватт электрической мощности), что улучшает энергоэффективность и позволяет использовать более низкие токи накачки или более яркий выходной сигнал.Улучшенная цветопередачаи более широкий диапазон доступных белых точек (CCT – коррелированная цветовая температура) являются трендами, особенно для белых светодиодов.Миниатюризацияпродолжается, позволяя создавать еще меньшие размеры корпусов с сопоставимой или лучшей производительностью. Кроме того,повышенная надежность и долговечностьв условиях более высоких температур и влажности являются текущими целями разработки, расширяющими потенциальные области применения SMD светодиодов. Интеграция нескольких функций (например, нескольких цветов или даже встроенных драйверов) в один корпус также представляет собой значительный тренд в проектировании компонентов.