Техническая спецификация LTST-S110KRKT - Боковой SMD светодиод красного свечения - 20мА - 2.4В

1. Обзор продукта

LTST-S110KRKT — это светоизлучающий диод (СИД) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для применений, требующих бокового излучения света. Его основное применение — модули подсветки ЖК-дисплеев, где пространство ограничено, а свет необходимо направлять вбок. Устройство использует сверхъяркий полупроводниковый кристалл AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный высокой эффективностью и яркостью в красном спектре. Корпус выполнен из прозрачного материала, что обеспечивает максимальную светоотдачу без искажения цвета линзой.

Ключевые преимущества этого светодиода включают соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его экологически чистым "зеленым" продуктом. Он поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что совместимо со стандартной упаковкой EIA и автоматическим оборудованием для монтажа. Эта совместимость обеспечивает эффективное крупносерийное производство. Устройство также рассчитано на стандартные процессы пайки, включая инфракрасный и парофазный оплавление, которые являются стандартными в современной электронной сборке.

2. Предельные эксплуатационные характеристики

Предельные эксплуатационные характеристики определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти характеристики указаны для температуры окружающей среды (Ta) 25°C. Максимальный постоянный прямой ток (DC) составляет 30 мА. Для импульсного режима допустим пиковый прямой ток 80 мА при определенных условиях: скважность 1/10 и длительность импульса 0,1 мс. Максимальная рассеиваемая мощность — 75 мВт. Для обеспечения надежной работы при повышенных температурах применяется линейный коэффициент снижения 0,4 мА/°C, начиная с 50°C. Это означает, что допустимый прямой ток уменьшается с ростом температуры выше 50°C.

Устройство выдерживает обратное напряжение до 5 В. Диапазон рабочих температур и температур хранения составляет от -55°C до +85°C, что указывает на пригодность для широкого спектра условий. Для пайки светодиод выдерживает волновую пайку при 260°C в течение 5 секунд, инфракрасный оплав при 260°C в течение 5 секунд и парофазный оплав при 215°C в течение 3 минут. Соблюдение этих пределов крайне важно для сохранения целостности устройства в процессе сборки.

3. Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измеряются при Ta=25°C и рабочем токе (IF) 20 мА, что является стандартным условием испытаний. Сила света (Iv), мера воспринимаемой яркости, имеет типичное значение 54,0 милликандел (мкд) с минимумом 18,0 мкд. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как полный угол, при котором интенсивность падает до половины осевого значения, составляет 130 градусов, обеспечивая очень широкую диаграмму направленности, подходящую для подсветки.

Пиковая длина волны излучения (λP) составляет 639 нанометров (нм), что соответствует красной области видимого спектра. Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемый цвет, равна 631 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 20 нм, что указывает на спектральную чистоту излучаемого света. Прямое напряжение (VF) обычно составляет 2,4 В с максимумом 2,4 В при 20 мА. Обратный ток (IR) не превышает 10 микроампер (мкА) при обратном напряжении (VR) 5 В. Емкость устройства (C) составляет 40 пикофарад (пФ), измеренная при нулевом смещении и частоте 1 МГц.

4. Система сортировки (бининг)

Сила светодиодов сортируется по бинам для обеспечения единообразия яркости в производственных применениях. Сортировка основана на минимальном и максимальном значениях силы света, измеренных при 20 мА. Коды бинов и соответствующие им диапазоны следующие: Бин M (18,0-28,0 мкд), Бин N (28,0-45,0 мкд), Бин P (45,0-71,0 мкд), Бин Q (71,0-112,0 мкд) и Бин R (112,0-180,0 мкд). Для каждого бина силы света применяется допуск +/- 15%. Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды с гарантированным диапазоном яркости для конкретного применения, обеспечивая равномерное освещение при использовании нескольких светодиодов.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

5.1 Профили оплавления припоя

В спецификации приведены рекомендуемые профили инфракрасного (ИК) оплавления для процессов пайки как стандартным (оловянно-свинцовым), так и бессвинцовым припоем. Для бессвинцового процесса, в котором обычно используется паста SnAgCu, профиль должен оставаться между линией сборки и линией термостойкости компонента. Соблюдение этих температурно-временных профилей критически важно для предотвращения термического повреждения корпуса светодиода, такого как расслоение или растрескивание, при обеспечении правильного формирования паяного соединения.

5.2 Очистка

Очистка светодиодов после пайки требует осторожности. Не следует использовать неспецифицированные химические жидкости, так как они могут повредить пластиковый корпус. Если очистка необходима, рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной комнатной температуре на время менее одной минуты. Длительное воздействие или использование агрессивных растворителей может ухудшить материал линзы или эпоксидный компаунд.

5.3 Хранение и обращение

Для длительного хранения светодиоды должны находиться в среде с температурой не выше 30°C и относительной влажностью не более 70%. Если светодиоды извлечены из оригинальной влагозащитной упаковки, их следует подвергнуть ИК-оплавлению в течение одной недели. Для хранения более одной недели вне оригинальной упаковки их следует поместить в герметичный контейнер с осушителем или в азотную среду. Светодиоды, хранившиеся таким образом более недели, перед сборкой необходимо прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" (popcorning) во время оплавления.

6. Механические данные и информация об упаковке

Светодиод поставляется в формате ленты на катушке, совместимом с автоматической сборкой. Ширина ленты составляет 8 мм, она намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Для количеств меньше полной катушки указана минимальная упаковочная единица в 500 штук для остатков. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. Пустые карманы для компонентов на ленте запечатаны верхней покровной лентой. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов (пустых карманов) — два, что обеспечивает надежность подачи в автоматических машинах. Приведены подробные чертежи с размерами ленты, катушки и рекомендуемой контактной площадки на печатной плате для помощи в проектировании ПП и настройке процесса сборки.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном включении нескольких светодиодов настоятельно рекомендуется использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом (Схема A). Прямое параллельное включение светодиодов без индивидуальных резисторов (Схема B) не рекомендуется. Небольшие различия в характеристике прямого напряжения (VF) между отдельными светодиодами могут вызвать значительный дисбаланс токов, что приведет к заметной разнице в яркости и потенциальной перегрузке некоторых устройств.

7.2 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду (ЭСР) и скачкам напряжения, которые могут вызвать немедленное или скрытое повреждение. Для предотвращения повреждения ЭСР необходимо соблюдать правильные процедуры обращения: персонал должен использовать токопроводящие браслеты или антистатические перчатки. Все оборудование, рабочие столы и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены. Для нейтрализации статических зарядов, которые могут накапливаться на пластиковой линзе из-за трения при обращении, можно использовать ионизатор (ионный обдув). Светодиоды, поврежденные ЭСР, могут проявлять аномальное поведение, такое как снижение светового потока, увеличение тока утечки или полный отказ.

7.3 Область применения и надежность

Эти светодиоды предназначены для использования в обычном электронном оборудовании, включая офисную технику, устройства связи и бытовые приборы. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью — например, в авиации, транспорте, медицинских системах или устройствах безопасности — перед использованием необходимы дополнительные консультации и квалификация.

8. Графики характеристик и типичные параметры

В спецификации приведены типичные графики характеристик, которые графически отображают взаимосвязь между различными параметрами. Эти кривые, обычно построенные в зависимости от прямого тока или температуры окружающей среды, включают прямое напряжение (VF) в зависимости от прямого тока (IF), силу света (Iv) в зависимости от прямого тока (IF) и силу света в зависимости от температуры окружающей среды. Анализ этих кривых помогает разработчикам понять поведение устройства в различных рабочих условиях. Например, сила света обычно уменьшается с ростом температуры окружающей среды, что необходимо учитывать при тепловом расчете. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть немного уменьшается с ростом температуры перехода.

9. Техническое сравнение и преимущества

Использование технологии AlInGaP для красного кристалла дает явные преимущества по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP (фосфид арсенида галлия). Светодиоды AlInGaP обычно обеспечивают более высокую световую отдачу, лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы. Геометрия корпуса бокового свечения является ключевым отличием, позволяющим излучать свет параллельно плоскости монтажа. Это важно для систем боковой подсветки, которые обычно используются в ЖК-дисплеях потребительской электроники, автомобильных приборных панелях и промышленных панелях, где вертикальное пространство крайне ограничено. Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает хорошее рассеивание и равномерность света по всей подсвечиваемой области.

10. Часто задаваемые вопросы (ЧАВО)

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

О: Пиковая длина волны (λP) — это длина волны, на которой оптическая выходная мощность максимальна. Доминирующая длина волны (λd) определяется по диаграмме цветности CIE и представляет собой одну длину волны, которая наилучшим образом соответствует воспринимаемому цвету света. Для монохроматических светодиодов, таких как этот красный, они часто близки, но не идентичны.

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод максимальным постоянным током 30 мА?

О: Хотя это возможно, для оптимального срока службы и надежности это не рекомендуется, если в этом нет необходимости для применения. Работа в типичных условиях 20 мА или ниже снизит тепловую нагрузку и увеличит долговечность. Всегда учитывайте снижение номинала при температуре окружающей среды выше 50°C.

В: Почему необходим последовательный резистор для каждого светодиода при параллельном включении?

О: Прямое напряжение (VF) светодиодов имеет производственный допуск. Без индивидуальных резисторов светодиоды с немного более низким VF будут потреблять непропорционально больший ток, что приведет к несоответствию яркости и возможному отказу из-за перегрузки по току. Резистор действует как простой и эффективный регулятор тока для каждого светодиода.

В: Всегда ли требуется прогрев перед пайкой?

О: Прогрев требуется только в том случае, если светодиоды были извлечены из оригинальной влагозащитной упаковки и хранились в неконтролируемой среде более одной недели. Этот процесс удаляет поглощенную влагу, чтобы предотвратить повреждение из-за давления пара во время высокотемпературного процесса оплавления.

11. Пример проектирования и применения

Рассмотрим проектирование подсветки для небольшого монохромного ЖК-дисплея в портативном медицинском устройстве. Для удобочитаемости в ночное время дисплею требуется равномерная красная подсветка. LTST-S110KRKT выбран из-за его бокового излучения, что позволяет разместить его в тонком корпусе. Четыре светодиода размещены вдоль одного края световодной пластины. Исходя из требуемой яркости и эффективности световода, разработчик выбирает светодиоды из бина N (28-45 мкд), чтобы обеспечить достаточную интенсивность. Используется драйвер постоянного тока, причем каждый светодиод имеет свой собственный последовательный резистор 100 Ом, рассчитанный на ток 20 мА от источника питания 5 В. Разводка печатной платы соответствует рекомендуемым размерам контактных площадок для обеспечения правильной пайки и выравнивания. Во время сборки строго соблюдаются меры предосторожности от ЭСР и используется рекомендуемый профиль бессвинцового оплавления. Конечный продукт обеспечивает равномерное освещение с низким энергопотреблением и высокой надежностью.

12. Принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый p-n переходный диод. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Материальная система AlInGaP, используемая в этом светодиоде, имеет запрещенную зону, соответствующую красному свету. Корпус бокового свечения включает в себя формованную пластиковую линзу, которая формирует излучаемый свет, направляя его вбок от верхней поверхности компонента.

13. Тенденции развития технологий

Общая тенденция в технологии светодиодов — повышение эффективности (больше люмен на ватт), улучшение цветопередачи и повышение надежности. Для применений в качестве индикаторов и подсветки продолжается миниатюризация, и меньшие размеры корпусов становятся стандартом. Также уделяется внимание повышению совместимости с современными низкотемпературными процессами пайки для работы с термочувствительными подложками. Кроме того, стремление к большей яркости в меньших корпусах стимулирует развитие конструкции кристалла и теплового управления внутри самого корпуса. Формат бокового светодиода остается критически важным для ультратонких конструкций дисплеев в мобильной и носимой электронике.