LTST-S326KGJRKT Двухцветный SMD светодиод бокового свечения - Техническая документация на русском языке

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики LTST-S326KGJRKT — светодиодной лампы для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент представляет собой двухцветный светодиод бокового свечения, в одном компактном корпусе которого размещены отдельные чипы на основе AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия) для излучения зеленого и красного света. Разработанный для автоматизированного монтажа на печатные платы (ПП), он идеально подходит для применений с ограниченным пространством в широком спектре потребительской и промышленной электроники.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

LTST-S326KGJRKT предлагает несколько ключевых преимуществ для современного электронного дизайна:

• Двухцветный источник:Интегрирует независимые сверхъяркие чипы AlInGaP для излучения зеленого и красного света, управляемые через отдельные выводы (C1 для красного, C2 для зеленого).
• Корпус бокового свечения:Основное излучение света происходит сбоку компонента, что делает его подходящим для боковой подсветки, индикации состояния в стесненных условиях и применений подсветки, где верхний монтаж невозможен.
• Совместимость с производством:Корпус соответствует стандартам EIA и поставляется на 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Надежный процесс сборки:Рассчитан на стандартные процессы пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, что обеспечивает надежный поверхностный монтаж.
• Соответствие экологическим нормам:Устройство соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Электрическая совместимость:Устройство совместимо с микросхемами, что во многих случаях позволяет управлять им напрямую с выходов микроконтроллера или логических элементов.

1.2 Целевые применения и рынки

Данный светодиод разработан для универсального использования в электронном оборудовании, где требуются надежные компактные индикаторы. Основные области применения включают:

• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния в беспроводных телефонах, сотовых телефонах и аппаратном обеспечении сетевых систем.
• Вычислительная техника и офисная автоматизация:Подсветка клавиатур и клавиш в ноутбуках и других портативных устройствах; индикаторы состояния на периферийных устройствах.
• Потребительская электроника и бытовая техника:Индикаторы питания, режима работы или функций в широком спектре бытовых устройств.
• Промышленное оборудование:Панельные индикаторы, сигнальные лампы состояния машин и обратная связь систем управления.
• Специализированные дисплеи:Подходит для микро-дисплеев и в качестве источника света для подсветки мелких сигналов и символов.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлена детальная объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и параметров надежности, определенных в техническом описании.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или вблизи них для нормального использования не рекомендуется. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт на чип. Это максимальное количество мощности, которое может рассеиваться в виде тепла каждым светодиодным чипом. Превышение этого значения может привести к чрезмерной температуре перехода и ускоренной деградации или отказу.
• Пиковый прямой ток (I_FP):80 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это позволяет кратковременно создавать высокоинтенсивные вспышки без перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это рекомендуемый максимальный ток для непрерывной работы, обеспечивающий баланс между яркостью и долгосрочной надежностью.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного смещающего напряжения выше этого значения может вызвать пробой и повредить полупроводниковый переход.
• Рабочая и температура хранения:Устройство может работать в диапазоне от -30°C до +85°C и храниться от -40°C до +85°C. Эти диапазоны обеспечивают функциональность в большинстве коммерческих и промышленных сред.
• Термический предел при пайке:Корпус может выдерживать пиковую температуру 260°C до 10 секунд во время ИК-оплавления, что является стандартом для бессвинцовых процессов сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, I_F=20мА, если не указано иное). Они определяют ожидаемое поведение устройства в цепи.

• Сила света (I_V):Ключевая мера воспринимаемой яркости. Для зеленого чипа типичное значение составляет 35.0 мкд (милликандел), с диапазоном от 18.0 мкд (мин.) до 112.0 мкд (макс.). Для красного чипа типичное значение выше — 45.0 мкд, с тем же диапазоном мин./макс. Широкий диапазон обуславливает необходимость системы сортировки, описанной далее.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового (осевого) значения. Широкий угол 130° характерен для светодиода бокового свечения с рассеивающей линзой, обеспечивая широкую диаграмму направленности, подходящую для освещения площади или широкоугольной видимости.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 2.0 В для обоих цветов при 20мА, максимум 2.4 В. Это относительно низкое значение по сравнению с некоторыми синими или белыми светодиодами, что упрощает разработку схемы управления. Схожее V_Fдля обоих цветов позволяет использовать схожие значения токоограничивающих резисторов при раздельном управлении.
• Пиковая длина волны (λ_P) и Доминирующая длина волны (λ_d):
  • Зеленый:Пик на 574 нм (тип.), Доминирующая на 571 нм (тип.). Это помещает его в область чистого зеленого спектра.
  • Красный:Пик на 639 нм (тип.), Доминирующая на 631 нм (тип.). Это стандартный красный, отличный от темно-красного или оранжево-красного.
  Доминирующая длина волны — это восприятие цвета как одной длины волны, полученное из диаграммы цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 15 нм для зеленого и 20 нм для красного. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический (чистый цвет) выход.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном смещении 5В, что указывает на высококачественный переход с низкой утечкой.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым оптическим параметрам. LTST-S326KGJRKT использует двухмерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по силе света (яркости)

Как зеленый, так и красный чипы сортируются идентично по силе света при 20мА. Код бина определяет минимальный и максимальный диапазон яркости. Допуск внутри каждого бина составляет +/-15%.

• Бин-код M:18.0 – 28.0 мкд
• Бин-код N:28.0 – 45.0 мкд (Охватывает типичные значения)
• Бин-код P:45.0 – 71.0 мкд
• Бин-код Q:71.0 – 112.0 мкд

Разработчики должны выбирать соответствующий бин на основе требуемой яркости для их применения. Использование более высокого бина (например, P или Q) гарантирует минимально более высокую яркость, но может стоить дороже.

3.2 Сортировка по оттенку (доминирующей длине волны) для зеленого

Только зеленый чип имеет указанную сортировку по оттенку (длине волны) для контроля цветовой стабильности. Допуск для каждого бина составляет +/- 1 нм.

• Бин-код C:567.5 – 570.5 нм
• Бин-код D:570.5 – 573.5 нм (Содержит типичные 571 нм)
• Бин-код E:573.5 – 576.5 нм

Доминирующая длина волны красного чипа указана как типичное значение (631 нм) без формальной таблицы сортировки в этом описании, что подразумевает более жесткий контроль процесса или меньшую чувствительность к сдвигу цвета в применении.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.1, Рис.5), их общие следствия критически важны для проектирования.

4.1 Вольт-амперная характеристика

Прямое напряжение (V_F) имеет положительный температурный коэффициент и также немного увеличивается с ростом тока. Типичное V_Fв 2.0В при 20мА является ключевым параметром для проектирования токоограничивающей цепи. Часто достаточно простого последовательного резистора: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Разработчикам следует использовать максимальное V_F(2.4В) для расчета тока в наихудшем случае, чтобы избежать перегрузки светодиода.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (I_V) приблизительно пропорционален прямому току (I_F) в нормальном рабочем диапазоне. Работа светодиода при токе менее 20мА пропорционально снизит яркость. Работа выше 20мА вплоть до максимума 30мА увеличит яркость, но также повысит рассеиваемую мощность и температуру перехода, что может повлиять на срок службы и вызвать небольшой сдвиг длины волны.

4.3 Температурная зависимость

Как и все светодиоды, характеристики чипов AlInGaP чувствительны к температуре. При увеличении температуры перехода:

• Сила света уменьшается:Световой поток падает. В описании, вероятно, показана кривая снижения номинала.
• Прямое напряжение уменьшается:Незначительно, из-за изменений ширины запрещенной зоны полупроводника.
• Сдвиг длины волны:Как правило, доминирующая длина волны увеличивается (сдвигается в сторону более длинных волн) с ростом температуры. Это более выражено в светодиодах AlInGaP, чем в некоторых других типах. Правильное тепловое управление на печатной плате необходимо для цветовой стабильности в критичных применениях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса и полярность

Устройство использует стандартный посадочный размер для SMD. Назначение выводов четко определено: Катод 1 (C1) — для красного чипа, Катод 2 (C2) — для зеленого чипа. Аноды, вероятно, общие или соединены внутри, согласно чертежу корпуса, который необходимо изучить для точной компоновки. Все критические размеры приведены в миллиметрах со стандартным допуском ±0.1 мм, что обеспечивает надежную установку и пайку.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок ПП

Техническое описание включает рекомендуемый рисунок контактных площадок (расположение паяльных площадок) для печатной платы. Следование этой конструкции критически важно для получения надежного паяного соединения, правильного позиционирования и управления рассеиванием тепла во время оплавления. Конструкция площадок учитывает формирование паяльного мениска и предотвращает эффект "гробового камня" (отрыв одного конца во время оплавления).

6. Руководство по пайке, сборке и обращению

6.1 Параметры ИК-пайки оплавлением

Для бессвинцовой сборки рекомендуется следующий профиль оплавления:

• Предварительный нагрев:150–200°C
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C на выводах компонента.
• Время выше температуры ликвидуса:Компонент должен подвергаться воздействию пиковой температуры не более 10 секунд. Оплавление должно выполняться не более двух раз.

Этот профиль соответствует стандартам JEDEC и обеспечивает сохранение целостности корпуса при формировании надежных паяных соединений.

6.2 Ручная пайка (при необходимости)

Если необходим ручной ремонт, используйте паяльник с температурой не выше 300°C. Время контакта с паяльной площадкой должно быть ограничено максимум 3 секундами для одной операции. Чрезмерный нагрев или время могут повредить пластиковый корпус или внутренние проводящие соединения.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте 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 материал линзы или эпоксидную смолу корпуса.

6.4 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. В этом герметичном состоянии их следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия оригинальной упаковки устройства имеют уровень чувствительности к влаге 3 (MSL3). Это означает, что они должны быть подвергнуты ИК-пайке оплавлением в течение одной недели после воздействия заводских условий окружающей среды (≤30°C/60% влажности). Для более длительного хранения после вскрытия их необходимо хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотной среде. Устройства, подвергавшиеся воздействию более одной недели, требуют предварительной сушки при 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса из-за давления пара во время оплавления).

6.5 Меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиоды AlInGaP чувствительны к электростатическому разряду. Во время обращения и сборки должны применяться соответствующие меры защиты от ЭСР. Это включает использование заземленных браслетов, антистатических ковриков и обеспечение надлежащего заземления всего оборудования. ЭСР может вызвать мгновенный отказ или скрытое повреждение, сокращающее срок службы устройства.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Компоненты поставляются для автоматической сборки в профилированной несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм).

• Ширина ленты:8 мм.
• Количество на катушке:3000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Защита гнезд:Пустые гнезда запечатаны покровной лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно стандарту упаковки, допускается отсутствие максимум двух светодиодов подряд.

Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481, обеспечивая совместимость со стандартными ленточными питателями на установочных машинах.

8. Соображения по проектированию применений

8.1 Проектирование схемы управления

Поскольку два цвета имеют независимые катоды, ими можно управлять раздельно. Для каждого канала достаточно простого источника постоянного тока или токоограничивающего резистора. Учитывая схожее V_F, для обоих цветов часто можно использовать одно и то же значение резистора, если они питаются от одной шины напряжения, хотя для точности рекомендуется выполнять раздельные расчеты. Для мультиплексирования или ШИМ-диммирования убедитесь, что ток управления и скорость переключения находятся в пределах номинальных значений устройства.

8.2 Тепловое управление

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 75 мВт на чип), эффективное тепловое управление на печатной плате по-прежнему важно для поддержания стабильного оптического выхода и долгосрочной надежности, особенно при высоких температурах окружающей среды или при работе на максимальном постоянном токе. Убедитесь, что контактные площадки ПП имеют достаточные тепловые переходы или соединены с медной площадкой для отвода тепла.

8.3 Оптическая интеграция

Особенность бокового свечения данного светодиода требует тщательной механической проработки. Для направления света в нужную область обзора или создания равномерной подсветки могут потребоваться световоды, отражатели или рассеиватели. Широкий угол обзора 130 градусов помогает освещать большие площади без горячих точек.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTST-S326KGJRKT выделяется на рынке благодаря своей специфической комбинации особенностей:

• По сравнению с одноцветными светодиодами бокового свечения:Он предлагает двойную функциональность в том же посадочном месте, экономя место на ПП и время сборки по сравнению с установкой двух отдельных одноцветных светодиодов.
• По сравнению с двухцветными светодиодами верхнего свечения:Характеристика бокового излучения является его основным отличием, позволяя реализовывать уникальные механические конструкции, где свет должен излучаться параллельно поверхности ПП.
• По сравнению с другими двухцветными технологиями:Использование технологии AlInGaP для обоих цветов обеспечивает высокую эффективность и хорошую насыщенность цвета для красного и зеленого по сравнению со старыми технологиями, такими как GaP.
• По сравнению с RGB светодиодами:Это устройство с двумя основными цветами (красный/зеленый). Оно не может излучать синий или белый свет. Его выбирают для применений, где требуются только красные и зеленые индикаторы (например, питание/статус, сигналы "включено" / "предупреждение").

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я включить одновременно красный и зеленый светодиоды, чтобы получить желтый/оранжевый цвет?

О: Да, включив оба чипа одновременно, комбинированный световой поток будет восприниматься как желтый или желто-оранжевый цвет, в зависимости от относительной интенсивности каждого чипа. Точный оттенок можно настроить, регулируя соотношение токов между двумя каналами.

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

О: Пиковая длина волны (λ_P) — это длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально. Доминирующая длина волны (λ_d) выводится из координат цвета CIE и представляет собой одну длину волны монохроматического света, который выглядел бы так же. λ_dболее актуальна для спецификации цвета в применениях.

В3: Зачем нужна система сортировки и как указать, какой бин мне нужен?

О: Система сортировки учитывает естественные вариации в производстве полупроводников. Она позволяет клиентам выбирать светодиоды, соответствующие конкретным требованиям к яркости и цветовой стабильности для их продукта. При заказе необходимо указать желаемый код бина по силе света (например, "N") и, для зеленого, код бина по оттенку (например, "D"), чтобы гарантировать получение компонентов в этих диапазонах характеристик.

В4: Требуется ли для этого светодиода радиатор?

О: При нормальных рабочих условиях (I_F≤ 30мА, Ta ≤ 85°C) специальный радиатор обычно не требуется. Однако рекомендуется хорошая тепловая конструкция печатной платы — например, использование достаточных медных площадок и дорожек — для поддержания температуры перехода как можно ниже, что максимизирует световой поток и срок службы.

11. Практические примеры применения

Пример 1: Индикатор состояния портативного устройства:В портативном медицинском устройстве светодиод может быть установлен на краю основной печатной платы. Зеленый может указывать "Готов/Включено", красный — "Ошибка/Низкий заряд батареи", а одновременное включение обоих — "Ожидание/Зарядка". Боковое излучение позволяет видеть свет через тонкую щель в корпусе устройства.

Пример 2: Подсветка промышленной панели управления:Массив таких светодиодов можно разместить вдоль стороны полупрозрачной мембранной клавишной панели. Боковой свет проникает в материал панели, обеспечивая равномерную подсветку с низкой бликовостью для надписей или символов. Два цвета могут различать режимы работы (например, зеленый для автоматического, красный для ручного).

12. Введение в технологический принцип

LTST-S326KGJRKT использует полупроводниковый материал фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для своих светоизлучающих чипов. AlInGaP — это прямозонный полупроводник III-V группы. Путем точного контроля соотношений алюминия, индия и галлия можно настраивать ширину запрещенной зоны материала. При прямом смещении электроны и дырки рекомбинируют в активной области чипа, высвобождая энергию в виде фотонов. Длина волны (цвет) этих фотонов определяется энергией запрещенной зоны: большая ширина зоны дает более короткие волны (зеленый), а немного меньшая — более длинные волны (красный). Устройство содержит два таких чипа, изготовленных с разным составом материала, размещенных в отражающем пластиковом корпусе с рассеивающей линзой, формирующей широкую диаграмму бокового излучения.

13. Отраслевые тренды и контекст

Развитие SMD светодиодов бокового свечения, подобных этому, обусловлено продолжающейся миниатюризацией электронных устройств и спросом на более сложные пользовательские интерфейсы в компактных форм-факторах. Тренды, влияющие на этот сегмент продукции, включают:

• Повышенная интеграция:Переход от нескольких дискретных индикаторов к многокристальным, многоцветным корпусам для экономии места и упрощения сборки.
• Более высокая эффективность:Постоянное совершенствование технологий эпитаксиального роста AlInGaP и InGaN (для синего/зеленого) приводит к повышению световой отдачи (больше света на ватт).
• Спрос на цветовую стабильность:Более жесткие спецификации сортировки и расширенное тестирование на уровне пластин становятся все более распространенными для удовлетворения потребностей применений, где критически важна цветопередача, например, в массивах из нескольких светодиодов или вывесках.
• Надежность для жестких условий:Улучшения в материалах корпусов и методах герметизации повышают надежность в отношении влаги, термоциклирования и химического воздействия, расширяя применение в автомобильной и наружной технике.

LTST-S326KGJRKT представляет собой зрелое, хорошо охарактеризованное решение в этой развивающейся среде, предлагая надежное сочетание двухцветной функциональности, бокового излучения и технологичности.