Техническая документация на SMD светодиод LTST-S320KRKT - Красный - Пик 639нм - 20мА - 2.4В

1. Обзор продукта

LTST-S320KRKT — это высокояркий поверхностный светодиод (SMD) бокового свечения, предназначенный для современных электронных приложений, требующих надежных и эффективных функций индикации или подсветки. Используя передовую технологию чипа AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), этот светодиод обеспечивает превосходную силу света и чистоту цвета в красном спектре. Его конструкция с боковым излучением позволяет направлять свет параллельно монтажной поверхности, что делает его идеальным для краевой подсветки панелей, индикаторов состояния на вертикальных печатных платах или применений с ограниченным пространством, где прямое верхнее освещение невозможно.

Ключевые преимущества этого компонента включают его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологичный продукт. Корпус оснащен прозрачной линзой, которая максимизирует световой поток, и поставляется на стандартной 8-миллиметровой ленте, намотанной на 7-дюймовые катушки, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Устройство также рассчитано на стандартные процессы пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, что облегчает интеграцию в оптимизированные линии поверхностного монтажа (SMT).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется, и её следует избегать для обеспечения надежной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла, не превышая максимальную температуру перехода.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА. Этот ток может быть приложен только в импульсном режиме, а именно при скважности 1/10 и длительности импульса 0,1 мс. Он полезен для мультиплексирования или кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это максимальный рекомендуемый ток для непрерывной работы, обеспечивающий долгосрочную надежность и стабильный световой поток.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать мгновенный и катастрофический отказ светодиодного перехода.
• Рабочая температура и температура хранения:-30°C до +85°C и -40°C до +85°C соответственно. Эти диапазоны обеспечивают механическую целостность и производительность светодиода в различных условиях окружающей среды.
• Условия пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, что соответствует типичным профилям бессвинцовой пайки оплавлением.

2.2 Электрооптические характеристики

Измеренные при стандартной температуре окружающей среды (T_a) 25°C и прямом токе (I_F) 20 мА, эти параметры определяют основную производительность светодиода.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимального значения 18,0 мкд до типичного значения 54,0 мкд. Фактическая сила света сортируется (см. раздел 3), что обеспечивает предсказуемые уровни яркости для проектирования.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Этот широкий угол обзора характерен для светодиодов бокового свечения с рассеивающей линзой, обеспечивая широкий и равномерный рисунок освещения, подходящий для индикаторов состояния.
• Пиковая длина волны (λ_P):639 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна, определяющая воспринимаемый оттенок красного света.
• Доминирующая длина волны (λ_d):631 нм. Определяется по диаграмме цветности CIE, это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет цвет, воспринимаемый человеческим глазом.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):20 нм. Эта узкая полоса указывает на высокую чистоту цвета, при этом большая часть излучаемого света сосредоточена вокруг пиковой длины волны.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 2,4 В, максимум 2,4 В при 20 мА. Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном напряжении 5 В, что указывает на хорошее качество перехода.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия яркости между производственными партиями, LTST-S320KRKT использует систему сортировки по силе света. Каждый светодиод тестируется и сортируется в определенный код группы на основе измеренной силы света при 20 мА.

• Код группы M:18,0 - 28,0 мкд
• Код группы N:28,0 - 45,0 мкд
• Код группы P:45,0 - 71,0 мкд
• Код группы Q:71,0 - 112,0 мкд
• Код группы R:112,0 - 180,0 мкд

К каждой группе силы света применяется допуск +/-15%. Конструкторы должны выбирать соответствующую группу в зависимости от требований к яркости для их приложения. Например, индикаторы высокой видимости могут требовать группы R или Q, тогда как менее критичные сигнальные огни могут использовать группы M или N. Эта система позволяет прогнозировать производительность и упрощает управление запасами для производителей.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.1, Рис.6), их значения стандартны для светодиодов AlInGaP. Конструкторы могут ожидать следующие общие зависимости:

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Прямое напряжение (V_F) имеет логарифмическую зависимость от тока. Оно остается относительно стабильным около типичных 2,4 В в рекомендуемом диапазоне рабочего тока, но увеличивается при более высоких токах и температуре.
• Зависимость силы света от прямого тока:Сила света приблизительно пропорциональна прямому току вплоть до максимального номинального тока. Однако эффективность (люмен на ватт) обычно достигает пика при токе ниже абсолютного максимума и затем снижается из-за тепловых эффектов.
• Температурная зависимость:Сила света светодиодов AlInGaP имеет отрицательный температурный коэффициент. При увеличении температуры перехода световой поток уменьшается. Прямое напряжение также немного снижается с ростом температуры. Правильное тепловое управление имеет решающее значение для поддержания стабильной яркости.
• Спектральное распределение:Спектр излучения представляет собой кривую, подобную гауссовой, с центром на 639 нм (пик) и полушириной 20 нм. Доминирующая длина волны (631 нм) может незначительно смещаться (обычно в сторону более длинных волн) с увеличением температуры перехода и тока накачки.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод соответствует стандартным размерам корпуса EIA (Альянс электронной промышленности) для SMD светодиодов бокового свечения. Ключевые механические особенности включают:

• Тип корпуса:Стандартный SMD корпус бокового вида.
• Линза:Прозрачная, нерассеивающая (для варианта KRKT), максимизирует световой поток.
• Выводы:Покрытие оловом (Sn) на выводах, обеспечивающее хорошую паяемость и совместимость с бессвинцовыми процессами.
• Идентификация полярности:Катод обычно обозначается маркировкой на корпусе, такой как выемка, точка или укороченный вывод. В техническом описании приведена диаграмма, показывающая рекомендуемую конфигурацию контактных площадок и ориентацию для обеспечения правильного размещения.
• Лента и катушка:Упакован в 8-миллиметровую эмбоссированную несущую ленту на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке — 3000 штук. Эта упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481 для автоматической обработки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (ИК) пайки оплавлением для бессвинцовой сборки. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C максимум 120 секунд для постепенного нагрева платы и компонентов, минимизируя тепловой удар.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Компонент рассчитан на 10 секунд при этой пиковой температуре.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Профиль должен быть охарактеризован для обеспечения правильного формирования паяного соединения без перегрева светодиода. Примерный профиль основан на стандартах JEDEC.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с регулировкой температуры, установленной на максимум 300°C. Ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод и выполняйте эту операцию только один раз, чтобы предотвратить повреждение пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.

6.3 Хранение и обращение

• Чувствительность к ЭСР (электростатическому разряду):Светодиоды чувствительны к ЭСР. Используйте надлежащие антистатические меры предосторожности, такие как заземленные браслеты, проводящие коврики и антистатическая упаковка во время обращения.
• Чувствительность к влаге:Хотя герметичная катушка обеспечивает защиту, компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, должны быть использованы в течение одной недели. Для более длительного хранения держите их в сухой среде (< 30°C, < 60% относительной влажности) или в герметичном контейнере с осушителем. Если хранение в распакованном виде превышает неделю, рекомендуется прогрев при 60°C в течение 20+ часов перед пайкой, чтобы предотвратить \"взрыв\" корпуса (растрескивание из-за испарения влаги во время оплавления).
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте только указанные растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт, при комнатной температуре в течение менее одной минуты. Избегайте агрессивных или неуказанных химикатов, которые могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Потребительская электроника:Индикаторы питания, батареи или состояния функций на смартфонах, планшетах, маршрутизаторах и аудиооборудовании.
• Промышленные системы управления:Панельные индикаторы состояния станков, аварийных сигналов или режимов работы.
• Автомобильный интерьер:Подсветка кнопок, переключателей или второстепенных дисплеев состояния (при условии наличия соответствующей автомобильной квалификации, которой эта стандартная деталь может не обладать).
• Приборостроение:Сигнальные лампы на испытательном оборудовании, медицинских устройствах (для некритичных функций) и коммуникационном оборудовании.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда запитывайте светодиод от источника постоянного тока или через токоограничивающий резистор, включенный последовательно с источником напряжения. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{источника}- V_F) / I_F. Для источника питания 5В и целевого тока I_F20 мА при V_F=2,4В: R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 120 Ом или 150 Ом) и проверьте фактический ток.
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медной фольги на печатной плате или тепловые переходные отверстия вокруг контактных площадок для отвода тепла от перехода светодиода, особенно при работе, близкой к максимальному току, или при высоких температурах окружающей среды.
• Оптическое проектирование:Особенность бокового излучения требует, чтобы конструкция включала световод или правильно расположенное смотровое окно для направления света в нужное место на корпусе изделия.

8. Техническое сравнение и дифференциация

LTST-S320KRKT выделяется на рынке несколькими ключевыми особенностями:

• Технология чипа:Использование AlInGaP по сравнению с более старыми GaAsP или стандартными GaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность и лучшую температурную стабильность, что приводит к более яркому и стабильному красному свету.
• Корпус бокового свечения:Предлагает альтернативу дизайну по сравнению со светодиодами с верхним излучением, решая конкретные проблемы компоновки, когда свет должен распространяться параллельно печатной плате.
• Сортировка по высокой яркости:Наличие групп до 180 мкд (группа R) позволяет использовать в приложениях, требующих очень высокой видимости.
• Надежная совместимость с процессами:Явная совместимость с ИК оплавлением и автоматической установкой оптимизирует производство, снижая стоимость и сложность сборки по сравнению с альтернативами для монтажа в отверстия.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода GPIO микроконтроллера?

О: Это зависит от возможности вывода GPIO выдавать ток. Многие выводы МК могут выдавать только 10-25 мА. При 20 мА вы, вероятно, находитесь на пределе или выше него. Безопаснее использовать GPIO для управления транзистором (например, MOSFET), который коммутирует больший ток светодиода.

В: Почему существует разница между пиковой длиной волны (639 нм) и доминирующей длиной волны (631 нм)?

О: Пиковая длина волны — это физический максимум спектра излучения. Доминирующая длина волны — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE). Чувствительность человеческого глаза (фотопический отклик) вызывает это смещение, в результате чего \"видимый\" цвет соответствует 631 нм.

В: Что произойдет, если я буду непрерывно работать со светодиодом на 30 мА?

О: Хотя это максимальный номинальный постоянный ток, работа на абсолютном максимуме будет генерировать больше тепла, со временем снижать световую эффективность и потенциально сокращать срок службы светодиода. Для оптимальной надежности рекомендуется снижение номинала до 15-20 мА для большинства применений.

В: Как интерпретировать код группы при заказе?

О: Укажите требуемый код группы силы света (например, \"P\") в вашем заказе на покупку, чтобы гарантировать получение светодиодов с яркостью в диапазоне 45-71 мкд. Это гарантирует единообразие внешнего вида вашего продукта.

10. Пример внедрения в проект

Сценарий:Проектирование индикатора состояния для компактного модуля IoT-датчика. Печатная плата плотно укомплектована, и индикатор должен быть виден сбоку закрытого устройства.

Реализация:LTST-S320KRKT выбран за его свойство бокового излучения. Он размещен на краю печатной платы. Токоограничивающий резистор 120 Ом подключен последовательно к шине 3,3 В, что дает приблизительный прямой ток (3,3 В - 2,4 В) / 120 Ом = 7,5 мА. Это обеспечивает достаточную яркость для использования в помещении при минимальном энергопотреблении, что является критическим фактором для устройств IoT с питанием от батареи. Широкий угол обзора светодиода обеспечивает видимость, даже если точка обзора пользователя не идеально выровнена. Компонент устанавливается с использованием стандартной SMT сборки, а профиль ИК оплавления корректируется, чтобы оставаться в пределах лимита 260°C в течение 10 с, обеспечивая надежное паяное соединение без теплового повреждения.

11. Введение в технологический принцип

LTST-S320KRKT основан на полупроводниковой технологии AlInGaP. Этот материал представляет собой сложный полупроводник из группы III-V. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Здесь они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав алюминия, индия, галлия и фосфида в активном слое определяет ширину запрещенной зоны полупроводника, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света. Для этого красного светодиода запрещенная зона сконструирована так, чтобы производить фотоны с энергией, соответствующей примерно 639 нм. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует чип, обеспечивая механическую защиту, формируя диаграмму направленности светового потока (угол обзора 130 градусов) и улучшая извлечение света из полупроводникового материала.

12. Отраслевые тенденции

Тенденция в индикаторных светодиодах, таких как LTST-S320KRKT, продолжается в сторону повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и большей интеграции. В то время как AlInGaP остается доминирующей технологией для высокоэффективных красных и янтарных светодиодов, технология InGaN (нитрид индия-галлия) продвинулась, чтобы охватить весь видимый спектр с высокой эффективностью, включая зеленый, синий и белый. Будущие разработки могут включать дальнейшую миниатюризацию корпусов бокового свечения и более широкое внедрение светодиодов в корпусах типа CSP (Chip Scale Package), которые исключают традиционный пластиковый корпус для еще меньшего занимаемого места и потенциально лучшей тепловой производительности. Кроме того, растет акцент на точной настройке цвета и более жесткой сортировке для удовлетворения требований таких приложений, как полноцветные индикаторные массивы и сложные человеко-машинные интерфейсы, где важны единообразие цвета и яркости.