Техническая документация на оранжевый SMD светодиод LTST-S220KFKT - чип AlInGaP - 20мА - 90мкд

1. Обзор продукта

LTST-S220KFKT — это высокояркий SMD светодиод бокового свечения. Он использует полупроводниковый чип AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный своей эффективностью и яркостью оранжевого свечения. Компонент предназначен для автоматизированных процессов сборки и совместим со стандартными методами групповой пайки оплавлением, что делает его пригодным для крупносерийного производства. Основное применение — в качестве индикаторной подсветки или источника света в различных электронных устройствах, где пространство ограничено, а боковое излучение является преимуществом.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая яркость:Технология AlInGaP обеспечивает высокую силу света, типичное значение составляет 90 милликандел (мкд) при прямом токе 20мА.
• Широкий угол обзора:Обладает углом обзора 130 градусов (2θ1/2), обеспечивая хорошую видимость с различных ракурсов.
• Подходит для автоматизации:Поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, совместим с автоматическим оборудованием для установки на плату.
• Надежная конструкция:Рассчитан на стандартные профили бессвинцовой пайки оплавлением с пиковой температурой до 260°C в течение 10 секунд.
• Соответствие стандартам:Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный разбор ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, определяющих производительность и рабочие пределы светодиода.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется длительная работа на этих пределах или за их пределами.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может безопасно рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (IFP):80 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, обычно указываемый для условий, например, скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Используется для кратковременных ярких вспышек.
• Непрерывный прямой ток (IF):30 мА постоянного тока. Это максимальный установившийся ток для непрерывной работы.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может повредить PN-переход светодиода.
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -30°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод предназначен для корректной работы.
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -40°C до +85°C. Диапазон температур для безопасного хранения, когда устройство не находится под напряжением.

2.2 Электрооптические характеристики

Измеренные при стандартной температуре окружающей среды 25°C, эти параметры определяют типичные характеристики светодиода в нормальных рабочих условиях.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 45.0 мкд до типичных 90.0 мкд при IF=20мА. Это измеряет воспринимаемую яркость светового потока человеческим глазом.
• Прямое напряжение (VF):Обычно 2.4В, максимум 2.4В при IF=20мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда через него протекает ток.
• Пиковая длина волны (λP):611 нм. Это длина волны, на которой оптическая мощность излучения максимальна. Для этого оранжевого светодиода она находится в оранжево-красной части спектра.
• Доминирующая длина волны (λd):605 нм. Это значение, полученное из диаграммы цветности CIE, которое представляет собой одну длину волны, наилучшим образом описывающую воспринимаемый цвет света.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический (чистый цвет) световой поток.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при VR=5В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда светодиод находится под обратным смещением в пределах своего максимального параметра.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения единообразия яркости между производственными партиями светодиоды сортируются по бинам на основе измеренной силы света. LTST-S220KFKT использует систему бинов со следующими кодами и диапазонами, измеренными при 20мА. Допуск для каждого бина по силе света составляет +/-15%.

• Код бина P:45.0 - 71.0 мкд
• Код бина Q:71.0 - 112.0 мкд
• Код бина R:112.0 - 180.0 мкд
• Код бина S:180.0 - 280.0 мкд

Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды из конкретного бина для приложений, требующих одинаковых уровней яркости.

4. Анализ рабочих характеристик

Хотя в техническом описании приведены конкретные графические кривые, их значение критически важно для проектирования.

4.1 Зависимость силы света от тока (кривая I-Iv)

Световой поток (сила света) светодиода прямо пропорционален протекающему через него прямому току, но до определенного предела. Работа выше рекомендуемого непрерывного тока (30мА) может привести к чрезмерному нагреву, сокращению срока службы и смещению цвета. Пиковый ток (80мА) позволяет создавать короткие вспышки большей яркости без теплового повреждения.

4.2 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. При увеличении температуры перехода:

• Сила света уменьшается:Световой поток обычно падает. Параметры в техническом описании указаны для 25°C; при более высоких рабочих температурах выход будет ниже.
• Прямое напряжение уменьшается:VF имеет отрицательный температурный коэффициент.
• Длина волны смещается:Пиковая и доминирующая длины волн могут незначительно смещаться, что потенциально влияет на воспринимаемый цвет.

Правильное тепловое управление (например, достаточная площадь медного полигона на плате для отвода тепла) необходимо для поддержания производительности и надежности.

4.3 Спектральное распределение

Спектральная кривая показывает интенсивность света на разных длинах волн. Пик на 611нм и полуширина 17нм подтверждают, что это оранжевый светодиод с относительно узкой спектральной полосой, обеспечивающий насыщенный цвет.

5. Механическая и корпусная информация

Светодиод имеет конструкцию корпуса бокового свечения, что означает, что основное излучение света происходит сбоку компонента, а не сверху. Это идеально подходит для краевой подсветки.

5.1 Габариты корпуса и полярность

Компонент соответствует стандартному корпусу EIA. Ключевые размерные допуски обычно составляют ±0.10мм. Катод (отрицательный вывод) обычно обозначается маркировкой на корпусе, такой как выемка, точка или усеченный вывод. Техническое описание включает подробный чертеж с рекомендуемой разводкой контактных площадок для обеспечения правильного выравнивания и формирования паяного соединения во время оплавления.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставляется рекомендуемый посадочный рисунок (конфигурация контактных площадок) для облегчения хорошего выхода годных паяных соединений и механической стабильности. Следование этому дизайну помогает предотвратить такие проблемы, как "эффект надгробия" (отрыв одного конца от площадки) или недостаточные паяные соединения.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Светодиод совместим с бессвинцовыми процессами пайки оплавлением. Предлагается рекомендуемый профиль, соответствующий стандартам JEDEC. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C до 120 секунд для постепенного нагрева платы и активации флюса в паяльной пасте.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Время, в течение которого паяное соединение находится выше температуры плавления, должно быть достаточным для правильного смачивания, но не чрезмерным, чтобы избежать термического напряжения на светодиоде. Профиль предполагает максимальное время пиковой температуры 10 секунд.

Компонент может выдержать этот процесс оплавления максимум два раза.

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 соединение и паяйте только один раз, чтобы предотвратить термическое повреждение пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.

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. Избегайте использования агрессивных или неуказанных химикатов, которые могут повредить пластиковую линзу или корпус.

6.4 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Используйте антистатические браслеты, коврики и правильно заземленное оборудование при обращении.
• Чувствительность к влаге:Хотя в техническом описании указано, что корпус герметичен, стандартные меры предосторожности MSL (уровень чувствительности к влаге) применяются для SMD компонентов после вскрытия оригинальной упаковки. Если компоненты подвергались воздействию окружающей влажности, перед оплавлением может потребоваться прокалка (например, 60°C в течение 20 часов), чтобы предотвратить "эффект попкорна" (растрескивание корпуса из-за давления пара при нагреве).
• Условия хранения:Для вскрытых упаковок храните при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%. Рекомендуется использовать в течение одной недели для достижения наилучших результатов.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартный формат упаковки имеет решающее значение для автоматизированной сборки.

• Лента и катушка:Компоненты размещены в эмбоссированной несущей ленте шириной 8мм.
• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов.
• Количество на катушке:4000 штук.
• Примечания по упаковке:Пустые карманы запечатаны покровной лентой. Максимальное количество последовательно отсутствующих компонентов — два. Минимальный заказ для остатков — 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые схемы включения

Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Для обеспечения постоянной яркости и долговечности их необходимо питать постоянным током или с токоограничивающим резистором последовательно при использовании источника напряжения.

Пример расчета последовательного резистора (при использовании источника 5В и типичных VF=2.4В, IF=20мА):
Сопротивление резистора, R = (Vпитания - VF) / IF = (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом.
Мощность резистора, P = (Vпитания - VF) * IF = (2.6В) * 0.020А = 0.052Вт. Стандартный резистор на 1/8Вт (0.125Вт) или 1/10Вт достаточен.

Для нескольких светодиодов предпочтительнее соединять их последовательно (если напряжение питания достаточно высокое), а не параллельно, так как это обеспечивает одинаковый ток через каждый светодиод, способствуя равномерной яркости.

8.2 Рекомендации по проектированию

• Тепловое управление:Убедитесь, что разводка печатной платы обеспечивает достаточный теплоотвод, особенно при работе вблизи максимальных значений тока. Подключение тепловой площадки (если есть) к заземляющему полигону может помочь рассеять тепло.
• Ограничение тока:Никогда не подключайте светодиод напрямую к источнику напряжения без механизма ограничения тока.
• Защита от обратного напряжения:Избегайте подачи обратного смещения. В схемах, где возможно обратное напряжение (например, при гальванической развязке), рассмотрите возможность добавления защитного диода параллельно светодиоду (катод к катоду, анод к аноду).

9. Техническое сравнение и отличия

LTST-S220KFKT отличается сочетанием технологии AlInGaP и корпуса бокового обзора. По сравнению со старыми светодиодами на основе GaAsP или GaP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую эффективность и яркость для оранжевых/красных цветов. Форм-фактор бокового свечения обеспечивает гибкость проектирования для приложений, где свет необходимо направлять горизонтально по поверхности, например, в подсветке кнопок, индикаторах состояния на краю устройства или световодах.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λP) — это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λd) — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое наилучшим образом представляет цвет, который мы видим. Они часто близки, но не идентичны.

10.2 Можно ли питать этот светодиод от источника 3.3В?

Да. Используя типичное VF=2.4В при 20мА, последовательный резистор рассчитывается как R = (3.3В - 2.4В) / 0.020А = 45 Ом. Убедитесь, что мощность резистора достаточна (0.9В * 0.02А = 0.018Вт).

10.3 Почему пиковый ток значительно превышает непрерывный ток?

Пиковый ток (80мА) предназначен для очень коротких импульсов (0.1мс). Это позволяет светодиоду создавать гораздо более яркую вспышку для сигнальных целей без повышения температуры перехода до опасного уровня, так как у тепла недостаточно времени для накопления. Для постоянного освещения непрерывный ток (30мА) не должен превышаться.

10.4 Как интерпретировать код бина?

Код бина (например, P, Q, R, S) на этикетке катушки или упаковки указывает диапазон силы света светодиодов внутри. Выбор из одного бина обеспечивает одинаковую яркость в вашем продукте. Например, светодиоды бина S будут значительно ярче светодиодов бина P при том же токе.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование индикатора низкого заряда батареи для портативного устройства.
LTST-S220KFKT — отличный выбор. Его оранжевый цвет является распространенным предупреждающим индикатором. Корпус бокового обзора позволяет установить его на краю печатной платы, направляя свет на полупрозрачное окно в корпусе устройства. При питании током 15-20мА через вывод GPIO и последовательный резистор от шины 3.3В устройства он обеспечивает четкий, яркий сигнал. Широкий угол обзора 130 градусов гарантирует видимость индикатора даже при взгляде на устройство под углом. Его совместимость с пайкой оплавлением позволяет собирать его вместе со всеми другими SMD компонентами за один проход, снижая стоимость производства.

12. Принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его напряжение запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области (в данном случае чип AlInGaP). Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводникового материала (AlInGaP) определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае оранжевый. Корпус бокового свечения включает в себя формованную пластиковую линзу, которая формирует и направляет излучаемый свет от чипа вбок.

13. Технологические тренды

Использование материалов AlInGaP представляет собой устоявшуюся и зрелую технологию для производства высокоэффективных красных, оранжевых и желтых светодиодов. Постоянное развитие в более широкой светодиодной отрасли сосредоточено на повышении эффективности (люмен на ватт), улучшении цветопередачи и обеспечении более высокой плотности мощности. Для индикаторных светодиодов, таких как LTST-S220KFKT, тренды включают дальнейшую миниатюризацию, разработку еще более широких углов обзора и улучшенную совместимость с требовательными процессами сборки. Стремление к более высокой автоматизации и надежности в производстве электроники продолжает делать надежные, паяемые оплавлением SMD светодиоды стандартным выбором вместо выводных компонентов.