LTST-S326TBKFKT-5A SMD светодиод - Техническая спецификация - Двухцветный бокового свечения (синий/оранжевый) - Корпус EIA

1. Обзор продукта

LTST-S326TBKFKT-5A представляет собой компактный двухцветный SMD (Surface Mount Device) светодиод бокового свечения. Он разработан для автоматизированного монтажа на печатные платы (ПП) и идеально подходит для применений, где критически важен размер. Устройство объединяет два различных полупроводниковых кристалла в одном корпусе: кристалл InGaN (нитрид индия-галлия) для синего свечения и кристалл AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для оранжевого свечения. Такая конфигурация позволяет реализовать два независимых индикатора состояния или цвета подсветки, занимая место одного компонента.

Основные рынки сбыта для данного светодиода включают широкий спектр потребительской и промышленной электроники. Его миниатюрные размеры и совместимость с высокопроизводительными процессами сборки делают его подходящим для портативных устройств, коммуникационного оборудования, вычислительной техники и различных индикаторных применений.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Два цвета в одном корпусе:Интеграция синего и оранжевого источников света экономит место на плате и упрощает конструкцию для многостатусной индикации.
• Высокая яркость:Используется технология сверхъярких кристаллов InGaN и AlInGaP, обеспечивающая хорошую силу света.
• Стандартный корпус:Соответствует стандартам EIA (Electronic Industries Alliance), что гарантирует совместимость с автоматическими установочными машинами.
• Соответствие RoHS:Изготовлен в соответствии с директивами об ограничении использования опасных веществ.
• Совместимость с оплавлением припоя:Рассчитан на инфракрасный (ИК) процесс оплавления припоя, что критически важно для современной сборки ПП.
• Оловянное покрытие выводов:Улучшает паяемость и долгосрочную надежность электрического соединения.

1.2 Целевые применения

• Подсветка клавиатур, кнопок и микродисплеев.
• Индикаторы состояния и питания в телекоммуникационном и сетевом оборудовании.
• Подсветка символов и сигналов в бытовой технике и устройствах офисной автоматизации.
• Панели состояния промышленного оборудования.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа вблизи или на этих пределах не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Синий: 76 мВт, Оранжевый: 62.5 мВт. Это максимальная мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение может привести к перегреву и сокращению срока службы.
• Постоянный прямой ток (IF):Синий: 20 мА, Оранжевый: 25 мА. Максимальный непрерывный ток, который можно подавать. В любой практической схеме последовательно со светодиодом обязателен токоограничивающий резистор.
• Пиковый прямой ток:Синий: 100 мА, Оранжевый: 60 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот параметр актуален для импульсного режима работы, например, в мультиплексированных дисплеях.
• Диапазон температур:Рабочий: от -20°C до +80°C; Хранения: от -30°C до +100°C. Характеристики устройства определены в рабочем диапазоне.
• Условия пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, что соответствует стандартным профилям бессвинцового (Pb-free) оплавления.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерены при Ta=25°C и стандартном испытательном токе (IF) 5 мА. Эти параметры определяют типичные характеристики.

• Сила света (Iv):Ключевая мера воспринимаемой яркости. Для синего кристалла диапазон составляет от 11.2 мкд (мин.) до 45.0 мкд (макс.). Для оранжевого кристалла — от 18.0 мкд до 112.0 мкд. Оранжевый кристалл, как правило, обладает более высокой световой отдачей.
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов (типично для обоих цветов). Такой широкий угол обзора характерен для светодиодов бокового свечения, обеспечивая широкую диаграмму направленности, подходящую для краевой подсветки или индикации.
• Прямое напряжение (VF):Синий: от 2.6В до 3.4В; Оранжевый: от 1.6В до 2.4В (при IF=5мА). Прямое напряжение — критический параметр для проектирования схемы, так как определяет падение напряжения на светодиоде и номинал необходимого последовательного резистора. Синий светодиод требует более высокого напряжения из-за более широкой запрещенной зоны своего полупроводникового материала.
• Пиковая длина волны (λP) и Доминирующая длина волны (λd):Синий: λP ~468 нм, λd 463-477 нм. Оранжевый: λP ~611 нм, λd 598-612 нм. Доминирующая длина волны определяет воспринимаемый цвет. Полуширина спектра (Δλ) составляет 25 нм для синего и 17 нм для оранжевого, что указывает на чистоту цвета.
• Обратный ток (IR):Макс. 10 мкА при VR=5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении; этот параметр предназначен только для испытаний. Подача обратного напряжения может повредить устройство.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым оптическим параметрам. LTST-S326TBKFKT-5A использует систему сортировки по силе света.

3.1 Сортировка по силе света

Световой выход классифицируется по бинам с допуском +/-15% внутри каждого бина.

• Бины для синего кристалла:L (11.2-18.0 мкд), M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд).
• Бины для оранжевого кристалла:M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд), P (45.0-71.0 мкд), Q (71.0-112.0 мкд).

Такая сортировка позволяет разработчикам выбирать компоненты с гарантированной минимальной яркостью для своего применения, обеспечивая визуальную однородность в конечных продуктах. Конкретный бин для данной производственной партии обычно указывается в коде заказа или на упаковочных этикетках.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF-файле упоминаются типичные кривые, в данном отрывке они не приведены. На основе стандартного поведения светодиодов следующие анализы выводятся из заданных параметров.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Зависимость I-V является экспоненциальной. Для синего светодиода напряжение включения выше (~2.6В) по сравнению с оранжевым (~1.6В). Кривая покажет резкое увеличение тока, как только прямое напряжение превысит этот порог. Правильная регулировка тока (через последовательный резистор или драйвер постоянного тока) необходима для предотвращения теплового разгона, поскольку прямое напряжение уменьшается с ростом температуры, что может привести к разрушительному увеличению тока при питании от источника напряжения.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света приблизительно пропорциональна прямому току до определенного предела. Работа выше рекомендуемого постоянного тока (20/25 мА) увеличит яркость, но ценой более высокой рассеиваемой мощности, снижения эффективности и ускоренной деградации светового потока (снижение светового выхода со временем).

4.3 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. При увеличении температуры перехода: Сила света, как правило, уменьшается, прямое напряжение (VF) слегка снижается, а доминирующая длина волны может смещаться (обычно в сторону увеличения для InGaN). Указанный рабочий диапазон температур от -20°C до +80°C определяет условия окружающей среды, при которых справедливы опубликованные характеристики. Адекватный тепловой менеджмент на плате важен для поддержания производительности и долговечности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса и назначение выводов

Устройство соответствует стандартному контуру SMD корпуса EIA. Ключевые размеры включают размер корпуса и расстояние между выводами. Все размеры имеют допуск ±0.1 мм, если не указано иное. Назначение выводов критически важно для правильной ориентации: Вывод C1 назначен аноду оранжевого (AlInGaP) кристалла, а вывод C2 — аноду синего (InGaN) кристалла. Катод общий. Корпус "прозрачный" (Water Clear), что означает, что линза прозрачна и позволяет видеть истинный цвет кристалла.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка ПП и полярность

Предоставляется рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для обеспечения надежной пайки и правильного выравнивания. Конструкция обычно включает тепловые развязки и определение паяльной маски. Полярность должна строго соблюдаться при установке. Маркировка на корпусе устройства (часто точка или срезанный угол) указывает на сторону катода (общего). Неправильная полярность не позволит светодиоду светиться, а подача обратного напряжения может его повредить.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры ИК оплавления припоя

Для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки предоставляется рекомендуемый профиль оплавления. Ключевые параметры включают: зону предварительного нагрева (150-200°C), время предварительного нагрева (макс. 120 секунд), пиковую температуру (макс. 260°C) и время выше температуры ликвидуса (при пиковой температуре, макс. 10 секунд). Устройство может выдержать максимум два цикла оплавления в этих условиях. Соблюдение этого профиля крайне важно для предотвращения теплового удара, расслоения или повреждения кристалла светодиода и эпоксидной линзы.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, ее следует выполнять с осторожностью. Температура жала паяльника не должна превышать 300°C, а время пайки на один вывод должно быть ограничено максимум 3 секундами. Для ручной пайки рекомендуется только один цикл пайки, чтобы минимизировать термические напряжения.

6.3 Условия хранения и обращения

Хранение (запечатанная упаковка):Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Срок годности составляет один год при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
Хранение (вскрытая упаковка):Для компонентов, извлеченных из герметичной упаковки, окружающая среда не должна превышать 30°C / 60% RH. Компоненты должны быть использованы в течение одной недели (уровень MSL 3). Для более длительного хранения вне оригинального пакета они должны храниться в герметичном контейнере с осушителем или в азотной среде. Если хранение превышает одну неделю, перед пайкой требуется прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" (popcorning) во время оплавления.
Меры предосторожности от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Обращение должно осуществляться на заземленных рабочих местах с использованием антистатических браслетов или перчаток для предотвращения скрытых или катастрофических отказов.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить материал пластикового корпуса, что приведет к изменению цвета или растрескиванию.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация ленты и катушки

Светодиоды поставляются упакованными в 8-миллиметровую эмбоссированную несущую ленту на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Это стандартная упаковка для автоматического сборочного оборудования. Каждая катушка содержит 3000 штук. Лента имеет покровную ленту для защиты компонентов при транспортировке и обращении. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

7.2 Минимальный объем заказа и детали катушки

Стандартное количество на полной катушке — 3000 штук. Для количеств меньше полной катушки применяется минимальная упаковочная партия в 500 штук для остатков. Спецификация упаковки допускает максимум два последовательно отсутствующих компонента в ленте.

8. Рекомендации по проектированию

8.1 Соображения по проектированию схемы

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для ограничения прямого тока до желаемого значения (например, 5 мА для тестирования, до максимального постоянного тока для полной яркости). Рассчитайте номинал резистора по закону Ома: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания, VF — прямое напряжение светодиода (используйте максимальное значение для безопасного проектирования), а IF — желаемый ток.
• Источник питания:Обеспечьте стабильный источник постоянного тока. Пульсации или скачки напряжения могут повлиять на яркость и срок службы.
• Параллельное соединение:Избегайте прямого параллельного соединения светодиодов без индивидуальных токоограничивающих резисторов, так как небольшие различия в VF могут вызвать "перетягивание" тока, когда один светодиод потребляет большую часть тока.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя SMD светодиоды малы, рассеиваемая мощность (до 76 мВт) генерирует тепло. Убедитесь, что на плате есть достаточная площадь меди (тепловые площадки), соединенная с катодными/анодными площадками светодиода, чтобы действовать как радиатор. Избегайте размещения светодиода рядом с другими теплообразующими компонентами.

8.3 Оптическая интеграция

Особенность бокового свечения этого светодиода делает его идеальным для применений, где свет необходимо направлять параллельно поверхности платы, например, в световод для краевой подсветки панелей или для подсветки символов на передней панели. Учитывайте угол обзора 130 градусов при проектировании световодов или рассеивателей для обеспечения равномерного освещения.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTST-S326TBKFKT-5A заключается в его двухцветной конфигурации бокового свечения в стандартном SMD корпусе. По сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов, он предлагает сокращение занимаемой площади на плате на 50%. Использование InGaN для синего и AlInGaP для оранжевого обеспечивает хорошее сочетание яркости и насыщенности цвета. Широкий угол обзора является конкретным преимуществом перед светодиодами верхнего свечения для задач бокового освещения. Его совместимость со стандартным ИК оплавлением и упаковкой в ленту-катушку соответствует высокопроизводительным, экономически эффективным производственным процессам.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Могу ли я включать оба цвета одновременно?

Нет, два кристалла имеют общий катод, но независимые аноды (C1 для оранжевого, C2 для синего). Они должны управляться отдельными источниками тока (например, двумя выводами GPIO микроконтроллера, каждый со своим последовательным резистором). Одновременное включение их от одного источника, подключенного к обоим анодам, невозможно при данной конфигурации выводов.

10.2 Почему прямое напряжение разное для двух цветов?

Прямое напряжение является фундаментальным свойством ширины запрещенной зоны полупроводникового материала. Синий свет имеет более высокую энергию фотона, что требует полупроводника с более широкой запрещенной зоной (InGaN). Более широкая запрещенная зона коррелирует с более высоким прямым напряжением. Оранжевый свет от AlInGaP имеет более низкую энергию фотона и, следовательно, более низкое прямое напряжение.

10.3 Что означает "прозрачная" (Water Clear) линза?

"Прозрачная" линза не рассеивает свет. Она позволяет видеть истинный, насыщенный цвет кристалла светодиода. Это в отличие от "рассеивающей" или "матовой" линзы, которая рассеивает свет, создавая более широкую, мягкую диаграмму направленности, но часто с небольшим снижением воспринимаемой насыщенности цвета и осевой интенсивности.

10.4 Как интерпретировать код бина для моего заказа?

Код бина (например, "N" для синего, "Q" для оранжевого) определяет гарантированный диапазон силы света для данной производственной партии. При заказе вы должны указать требуемый бин(ы), чтобы обеспечить единообразие яркости всех компонентов в вашем продукте. Если не указано, вы можете получить детали из любого доступного бина в пределах диапазона продукта.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Двухстатусный индикатор для сетевого маршрутизатора.Разработчику нужны два индикатора состояния (Питание и Сетевая активность), но на передней панели ограниченное пространство. Он использует один LTST-S326TBKFKT-5A. Оранжевый кристалл (C1) подключен к источнику постоянного тока 5мА для индикации "Питание включено" (постоянно). Синий кристалл (C2) подключен к выводу GPIO микроконтроллера, запрограммированному на мигание с частотой 1Гц для индикации "Сетевая активность". Один компонент обеспечивает два различных визуальных сигнала. Излучение бокового свечения направляется в небольшой, специально отформованный световод, который направляет свет к надписям на передней панели.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Цвет (длина волны) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Материалы InGaN используются для более коротких длин волн (синий, зеленый, белый), а материалы AlInGaP — для более длинных (красный, оранжевый, желтый). Корпус бокового свечения включает отражающую полость и отформованную эпоксидную линзу для формирования и направления светового потока вбок от кристалла.

13. Технологические тренды

Тренд в области SMD светодиодов для индикации и подсветки продолжается в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), уменьшения размеров корпусов и увеличения степени интеграции. Двух- и многоцветные корпуса в ультраминиатюрных исполнениях (например, 0402, 0201 метрические) становятся все более распространенными. Также уделяется внимание улучшению цветовой однородности и ужесточению допусков при сортировке. Кроме того, стремление к повышению надежности и производительности в жестких условиях окружающей среды стимулирует развитие материалов корпусов и технологии кристаллов. Принципы эффективного управления током, теплового менеджмента и защиты от ЭСР остаются основополагающими для всех применений светодиодов.