LTW-326DSKS-5A SMD светодиод - Техническая спецификация - Бокового свечения - Белый и желлый - 20мА

1. Обзор продукта

LTW-326DSKS-5A — это двухкристальный SMD светодиод (прибор для поверхностного монтажа) бокового свечения, специально разработанный для применения в подсветке ЖК-дисплеев. Компонент объединяет две различные полупроводниковые технологии в одном корпусе стандарта EIA: сверхъяркий кристалл InGaN (нитрид индия-галлия) для излучения белого света и кристалл AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для излучения желтого света. Его основное назначение — обеспечение эффективного, надежного и компактного краевого освещения для жидкокристаллических дисплеев, где критически важны ограничения по пространству и равномерное распределение света. Профиль бокового излучателя оптимизирован для направления света вбок по световодной пластине, что является фундаментальным требованием для достижения равномерной подсветки. Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, используемым в современном электронном производстве.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для белого кристалла InGaN максимальный постоянный прямой ток указан на уровне 20 мА, при этом пиковый прямой ток в 100 мА допустим в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс). Желтый кристалл AlInGaP имеет тот же предел постоянного тока в 20 мА, но более низкий пиковый ток — 80 мА. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 72 мВт для белого кристалла и 48 мВт для желтого, при расчетной температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Эти параметры критически важны для управления тепловым режимом в конечном применении. Диапазон рабочих температур устройства составляет от -20°C до +80°C, диапазон температур хранения — от -40°C до +85°C. Ключевой спецификацией для монтажа является условие пайки оплавлением, которое допускает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что соответствует стандартным профилям бессвинцовой пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Электрические и оптические характеристики измеряются в стандартных условиях испытаний при Ta=25°C и прямом токе (IF) 5 мА. Для белого светодиода сила света (Iv) варьируется от минимума 28,0 мкд до максимума 112,0 мкд. У желтого светодиода диапазон Iv ниже: от 7,1 мкд до 71,0 мкд. Типичный угол обзора (2θ1/2) для обоих цветов составляет 130 градусов, что обеспечивает широкую диаграмму направленности, подходящую для рассеивания в подсветке. Прямое напряжение (VF) типично равно 2,55 В для белого (макс. 3,15 В) и 2,0 В для желтого (макс. 2,4 В). Обратный ток (IR) ограничен максимумом 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5 В; критически важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения. Оптические характеристики желтого светодиода дополнительно определяются типичной длиной волны пикового излучения (λP) 591 нм, доминирующей длиной волны (λd) 590 нм и полушириной спектра (Δλ) 15 нм. Координаты цветности в условиях указанных испытаний на диаграмме CIE 1931 типично составляют x=0,3, y=0,3.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт использует комплексную систему сортировки для категоризации светодиодов по ключевым параметрам производительности, обеспечивая однородность в пределах производственной партии. Это крайне важно для применений, требующих равномерного цвета и яркости.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (VF) для белого светодиода

Белые светодиоды сортируются на три группы VF (A, B, C) на основе их прямого напряжения при IF=5 мА. Группа A охватывает 2,55 В — 2,75 В, группа B — 2,75 В — 2,95 В, группа C — 2,95 В — 3,15 В. К каждой группе применяется допуск ±0,1 В.

3.2 Сортировка по силе света (Iv)

Для белых и желтых светодиодов существуют отдельные таблицы сортировки по Iv. Для белых: группа N (28,0-45,0 мкд), группа P (45,0-71,0 мкд), группа Q (71,0-112,0 мкд). Для желтых: группа K (7,10-11,2 мкд), группа L (11,2-18,0 мкд), группа M (18,0-28,0 мкд), группа N (28,0-45,0 мкд), группа P (45,0-71,0 мкд). К каждой группе интенсивности применяется допуск ±15%.

3.3 Сортировка по оттенку (цветности)

Сортировка по оттенку, применимая к соответствующему цвету светодиода, использует координаты цветности CIE 1931. Определено шесть групп (S1 — S6), каждая из которых задает четырехугольную область на диаграмме координат (x, y). Координаты каждого угла этих четырехугольников точно указаны в спецификации. К координатам каждой группы оттенка применяется допуск ±0,01.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные кривые электрических и оптических характеристик, которые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в предоставленном тексте, они обычно включают зависимость прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF), которая является нелинейной и критически важной для проектирования схемы управления. Другая стандартная кривая показывает зависимость силы света (Iv) от прямого тока (IF), иллюстрируя, как выходная мощность масштабируется с током управления и демонстрируя снижение эффективности при более высоких токах. Зависимость силы света от температуры окружающей среды также критически важна, поскольку выходная мощность светодиода обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Для желтого светодиода график спектрального распределения обычно показывает относительную интенсивность в зависимости от длины волны с пиком около 590-591 нм, где полуширина 15 нм определяет чистоту цвета.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габариты устройства и распиновка

Светодиод соответствует стандартному корпусу EIA. Линза бокового свечения является ключевой механической особенностью. Распиновка четко определена: вывод C2 предназначен для зеленого/белого кристалла InGaN, а вывод C1 — для желтого кристалла AlInGaP. Все размеры на чертеже корпуса указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0,10 мм, если не указано иное. Эти точные размерные данные необходимы для создания точных посадочных мест на печатной плате и обеспечения правильной установки в сборке.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок и полярность

В спецификации приведены рекомендуемые размеры контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного позиционирования во время оплавления. Также указано рекомендуемое направление пайки относительно ориентации ленты на катушке, что может помочь оптимизировать процесс установки. Правильное определение полярности во время монтажа жизненно важно, так как обратная установка не позволит светодиоду светиться.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Процесс пайки оплавлением

Устройство полностью совместимо с процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи. Предельное условие — 260°C в течение 10 секунд. Подразумевается рекомендуемый профиль оплавления, который обычно включает зону предварительного нагрева, зону температурной выдержки, зону оплавления с контролируемой пиковой температурой и временем выше температуры плавления припоя (TAL), а также зону контролируемого охлаждения. Соблюдение профиля, не превышающего лимит 260°C/10с, критически важно для предотвращения повреждения эпоксидной линзы светодиода и внутренних проводящих соединений.

6.2 Очистка и обращение

Очистку необходимо проводить с осторожностью. Следует использовать только указанные химические вещества. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре менее чем на одну минуту, если очистка необходима. Неуказанные химикаты могут повредить материал корпуса. Важное примечание по обращению подчеркивает необходимость защиты от электростатического разряда (ЭСР). Хотя светодиоды не всегда считаются высокочувствительными к ЭСР, как некоторые ИС, они могут быть повреждены статическим электричеством и скачками напряжения. Рекомендуется использовать антистатический браслет или перчатки, а также обеспечивать надлежащее заземление всего оборудования.

6.3 Условия хранения

Условия хранения различаются в зависимости от того, герметична ли влагозащищенная упаковка или вскрыта. Когда оригинальный герметичный пакет (с осушителем) цел, светодиоды следует хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (ОВ) ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия влагозащитного пакета условия хранения не должны превышать 30°C или 60% ОВ. Настоятельно рекомендуется, чтобы устройства, извлеченные из оригинальной упаковки, прошли пайку оплавлением в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинального пакета их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в эксикаторе, продуваемом азотом, чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать \"вспучивание\" (popcorning) во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

Продукт поставляется в формате ленты на катушке, совместимом с автоматической сборкой. Ширина ленты составляет 8 мм. Катушки имеют диаметр 7 дюймов и обычно содержат 3000 штук на катушку. Для заказов, количество которых не кратно 3000, для остатка указана минимальная упаковочная партия в 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481. Ключевые примечания по качеству для катушки включают: пустые ячейки для компонентов заклеены покровной лентой, а максимальное количество последовательно отсутствующих компонентов (ламп) на катушке — две.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Целевые сценарии применения

Основным и предназначенным применением LTW-326DSKS-5A является использование в качестве краевого источника света для блоков подсветки (BLU) ЖК-дисплеев в потребительской и промышленной электронике. Это включает мониторы, телевизоры, дисплеи ноутбуков, приборные панели и вывески. Линза бокового свечения специально разработана для эффективного ввода света в торец световодной пластины (LGP), которая затем равномерно распределяет свет по области дисплея с помощью микроструктур или рассеивающих элементов.

8.2 Рекомендации по проектированию схемы

Разработчики должны реализовать соответствующие механизмы ограничения тока, поскольку светодиоды являются токоуправляемыми устройствами. Простой последовательный резистор распространен для маломощных применений, но для лучшей стабильности и долговечности рекомендуется использовать источники постоянного тока, особенно когда критически важна равномерность яркости. Схема должна соблюдать предельные параметры по прямому току, обратному напряжению и рассеиваемой мощности. Теплоотвод также важен; хотя сам корпус рассеивает тепло, обеспечение достаточной площади медной подложки на печатной плате или тепловых переходных отверстий может помочь поддерживать более низкую температуру перехода, сохраняя световой поток и срок службы устройства.

8.3 Рекомендации по оптическому проектированию

Угол обзора в 130 градусов необходимо учитывать при оптическом проектировании системы световода и рассеивателя. Расстояние от излучающей поверхности светодиода до края световодной пластины, а также использование отражающей ленты вокруг светодиода могут существенно повлиять на эффективность ввода света и образование засветок. Использование двухцветного светодиода (белый и желтый) в этом корпусе предполагает применения, где может потребоваться смешение цветов или точная настройка цветовой температуры, управляемая независимым включением двух кристаллов.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевой отличительной особенностью этого компонента является геометрия линзы бокового свечения в сочетании с двухкристальной (белый/желтый) конфигурацией в стандартном SMD корпусе. По сравнению со светодиодами с верхним излучением, боковые излучатели изначально лучше подходят для краевой подсветки, поскольку они направляют свет в плоскость световода, а не перпендикулярно ей, уменьшая оптические потери. Интеграция двух цветов обеспечивает гибкость проектирования, недоступную в однокристальных боковых излучателях. Использование InGaN для белого и AlInGaP для желтого цвета представляет собой стандартные, надежные полупроводниковые технологии для этих цветов, предлагающие хорошую эффективность и стабильность.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я одновременно питать белый и желтый кристаллы их максимальным постоянным током по 20 мА каждый?

О: Да, но вы должны учитывать общую рассеиваемую мощность. Белый кристалл рассеивает до 72 мВт, а желтый — до 48 мВт, в сумме 120 мВт. Тепловая конструкция печатной платы должна справляться с этой суммарной тепловой нагрузкой.

В: Какова цель кодов сортировки?

О: Сортировка обеспечивает электрическую и оптическую однородность. Для равномерной подсветки обычно указывают светодиоды из одной и той же группы по силе света (Iv) и оттенку (Hue), чтобы избежать видимых различий в яркости или цвете по всему дисплею.

В: В спецификации упоминается параметр \"пиковый прямой ток\". Могу ли я использовать это для ШИМ-диммирования?

О: Да, параметр пикового тока (100 мА для белого, 80 мА для желтого при скважности 1/10, импульс 0,1 мс) допускает кратковременную перегрузку, что может использоваться в некоторых схемах ШИМ-диммирования для достижения более широкого динамического диапазона. Однако средний ток с течением времени все равно должен соответствовать номинальному постоянному прямому току, а схема управления должна быть тщательно спроектирована для подачи чистых, быстрых токовых импульсов.

В: Насколько критичен срок в 1 неделю для пайки оплавлением после вскрытия влагозащитного пакета?

О: Это настоятельная рекомендация для предотвращения дефектов, вызванных влагой. Если срок превышен, светодиоды перед оплавлением следует прогреть (пропечь) в соответствии с соответствующим профилем уровня чувствительности к влаге (MSL), чтобы удалить поглощенную влагу.

11. Практический пример применения

Типичный пример использования — 7-дюймовый промышленный сенсорный дисплей. Конструкция требует краевой подсветки с высокой равномерностью и определенной цветовой температурой. Инженер выбирает светодиод LTW-326DSKS-5A. Он проектирует печатную плату с 12 светодиодами, расположенными вдоль нижнего края отсека дисплея. Расположение контактных площадок соответствует рекомендуемым размерам из спецификации. Выбирается микросхема драйвера постоянного тока для подачи стабильного тока 5 мА на каждую цепочку светодиодов. Для достижения желаемой белой точки 4500K разработчик решает питать только белые кристаллы InGaN. Он указывает все светодиоды из группы оттенка S3 и группы силы света P, чтобы обеспечить однородность цвета и яркости. Во время сборки используется упаковка в ленте на катушке с автоматической установочной машиной. Плата проходит процесс бессвинцовой пайки оплавлением с пиковой температурой, тщательно контролируемой ниже 260°C. После сборки сверху устанавливаются световодная пластина и оптические пленки, в результате чего получается яркая, равномерная подсветка для ЖК-дисплея.

12. Введение в технологический принцип

Устройство работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковых материалах. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу кристалла светодиода, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Кристалл InGaN имеет более широкую запрещенную зону, созданную для излучения синего света. Этот синий свет затем возбуждает люминофорное покрытие внутри корпуса, которое преобразует часть синего света в более длинные волны (желтый, красный), создавая восприятие белого света — метод, известный как белый свет на основе люминофора. Кристалл AlInGaP имеет более узкую запрещенную зону, непосредственно излучая свет в желто-оранжевой области спектра без необходимости преобразования люминофором. Линза бокового свечения изготовлена из литьевой эпоксидной смолы или силикона, формирующего диаграмму направленности светового потока.

13. Отраслевые тренды и разработки

Тренд в подсветке ЖК-дисплеев, особенно в потребительской электронике, движется в сторону миниатюризации и повышения эффективности. Это стимулирует разработку светодиодов с более высокой световой отдачей (больше люмен на ватт), что позволяет использовать меньше светодиодов или более низкие токи управления для достижения той же яркости, экономя энергию и уменьшая нагрев. Также наблюдается тренд на лучшее покрытие цветового охвата, часто с использованием светодиодов с более узким спектром излучения или комбинации нескольких основных цветов (RGB). В то время как данный конкретный продукт использует комбинацию белый+желтый, другие решения могут использовать синий светодиод + красный люминофор или несколько монохроматических кристаллов. Для очень тонких дисплеев точная оптическая связь бокового излучателя со все более тонкими световодными пластинами остается ключевой инженерной задачей. Более того, появление прямой подсветки на Mini-LED, которая использует массивы очень маленьких светодиодов с верхним излучением за панелью, представляет собой альтернативный технологический путь для дисплеев с высоким динамическим диапазоном (HDR), хотя краевые решения, подобные тому, для которого предназначен этот светодиод, остаются доминирующими для экономически чувствительных и ограниченных по пространству применений.