Техническая спецификация LTST-S220KEKT - Бокового свечения SMD светодиод - Красный (AlInGaP) - 20 мА - 50 мкд

1. Обзор продукта

LTST-S220KEKT — это светоизлучающий диод (СИД) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный в первую очередь для применений с боковым излучением. Его основу составляет полупроводниковый кристалл из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), созданный для генерации высокоинтенсивного красного света. Основное назначение и ключевой рынок для этого компонента — интеграция в качестве источника подсветки для жидкокристаллических (ЖК) панелей, где требуется равномерное краевое освещение.

Компонент поставляется в стандартном формате, соответствующем требованиям EIA, на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов. Такая упаковка полностью совместима с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, широко используемым в современном электронном производстве. Светодиод также совместим со стандартными процессами пайки: инфракрасный (ИК) оплавление, пайка в парах флюса и волновая пайка, что делает его пригодным для серийного производства.

1.1 Ключевые преимущества

• Специализированная оптика:Конструкция линзы бокового свечения оптимизирована для направления света вбок, что идеально для ввода света в световоды, используемые в блоках подсветки (BLU) ЖК-дисплеев.
• Высокая яркость:Использование технологии AlInGaP обеспечивает высокую силу света с малой площади кристалла.
• Готовность к производству:Упаковка на ленте и совместимость с процессами оплавления обеспечивают эффективную автоматизированную сборку, сокращая время и стоимость производства.
• Надежность:Прибор рассчитан на работу в широком диапазоне температур от -55°C до +85°C, что поддерживает применение в различных условиях.

2. Подробный анализ технических параметров

Все характеристики определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не указано иное. Понимание этих параметров критически важно для надежного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной работы.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению прибора. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена для надежной эксплуатации.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимально допустимая мощность, рассеиваемая внутри прибора.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Постоянный ток, который может быть приложен непрерывно.
• Пиковый прямой ток:80 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Коэффициент снижения:0.4 мА/°C. На каждый градус Цельсия выше 25°C максимально допустимый постоянный прямой ток должен быть уменьшен на эту величину.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры работы в нормальных условиях.

• Сила света (Iv):30.0 мкд (мин.), 50.0 мкд (тип.) при прямом токе (IF) 20 мА. Измерение интенсивности проводится с использованием сенсора с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ½):130 градусов (тип.). Этот широкий угол обзора характерен для конструкции бокового свечения и указывает на излучение света в широкой боковой плоскости.
• Пиковая длина волны излучения (λPeak):632 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):624 нм (тип.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, выведенная из координат цветности CIE, определяющая красную цветовую точку.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.). Ширина полосы излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности, указывающая на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (VF):2.0 В (мин.), 2.4 В (тип.) при IF=20мА. Этот параметр критически важен для расчета значений последовательного резистора и проектирования источника питания.
• Обратный ток (IR):100 мкА (макс.) при VR=5В.
• Емкость (C):40 пФ (тип.) при VF=0В, f=1МГц. Имеет значение для высокочастотных коммутационных применений.

3. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические данные не приведены в текстовом фрагменте, типичные кривые для такого прибора были бы необходимы для анализа при проектировании. Инженеры ожидают изучения следующих зависимостей, стандартных для характеристики светодиодов:

3.1 Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Напряжение отпирания (где ток начинает резко возрастать) для светодиодов AlInGaP обычно составляет около 1.8-2.0В. Кривая необходима для определения динамического сопротивления светодиода и проектирования соответствующей схемы ограничения тока.

3.2 Зависимость силы света от прямого тока

Этот график обычно показывает почти линейную зависимость между прямым током и световым потоком в рекомендуемом рабочем диапазоне. Он помогает разработчикам выбрать ток накачки для достижения желаемого уровня яркости, оставаясь в тепловых пределах.

3.3 Температурная зависимость

Ключевые параметры, такие как прямое напряжение и сила света, изменяются с температурой перехода. VF обычно уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент), в то время как сила света, как правило, падает. Понимание этих изменений жизненно важно для конструкций, работающих в широком диапазоне температур или на высоких уровнях мощности.

3.4 Спектральное распределение

График относительной интенсивности в зависимости от длины волны показал бы пик около 632 нм с типичной полушириной 20 нм, подтверждая монохроматическое красное излучение кристалла AlInGaP.

4. Механическая информация и упаковка

4.1 Габариты прибора

Светодиод соответствует стандартному корпусу EIA. Критические размеры включают длину, ширину, высоту корпуса и расположение маркера катода (обычно выемка или зеленая метка на ленте). Точные размеры в миллиметрах и допуски (±0.1 мм) приведены на чертеже корпуса в спецификации.

4.2 Определение полярности

Правильная ориентация обязательна. Катод обычно маркируется на корпусе прибора или указывается специальным признаком в ячейке ленты. Неправильная ориентация предотвратит свечение светодиода, а подача обратного смещения может его повредить.

4.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставляется рекомендуемый посадочный рисунок для контактных площадок печатной платы, чтобы обеспечить правильное формирование паяного соединения, механическую стабильность и тепловой режим во время оплавления. Следование этому рисунку минимизирует эффект "гробницы" и другие дефекты сборки.

4.4 Спецификации ленты и катушки

Компонент поставляется в формованной транспортной ленте с защитной крышкой. Ключевые спецификации включают: ширина ленты 8 мм, диаметр катушки 7 дюймов, 4000 штук на катушке. Упаковка соответствует стандарту ANSI/EIA 481-1-A-1994. Допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов (пустых ячеек) на катушке.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Условия пайки оплавлением

Светодиод рассчитан на стандартные процессы пайки. В спецификации указаны максимальные условия воздействия для предотвращения теплового повреждения пластикового корпуса и проводных соединений:

• Инфракрасная (ИК) / Волновая пайка:Пиковая температура 260°C не более 5 секунд.
• Пайка в парах флюса:215°C не более 3 минут.

Обычно предлагается подробный профиль оплавления (предварительный нагрев, выдержка, оплавление, охлаждение) с ограничениями по времени и температуре для обеспечения надежных паяных соединений без деградации светодиода.

5.2 Очистка

Очистка после пайки требует осторожности. Следует использовать только указанные химикаты. В спецификации явно рекомендуется:

• Погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной комнатной температуре.
• Время погружения должно быть менее одной минуты.
• Необходимо избегать неспецифицированных химических жидкостей, так как они могут повредить эпоксидную линзу или корпус светодиода.

5.3 Хранение и обращение

Приборы должны храниться в оригинальных герметичных влагозащитных пакетах с осушителем в контролируемой среде (в диапазоне от -55°C до +85°C). Воздействие чрезмерной влажности перед пайкой может привести к \"вспучиванию\" (popcorning) во время оплавления. При обращении следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР).

6. Примечания по применению и соображения проектирования

6.1 Основное применение: подсветка ЖК-дисплеев

Конструкция бокового свечения идеальна для блоков подсветки с краевым освещением. Несколько светодиодов размещаются вдоль одной или нескольких кромок световодной пластины (LGP). Свет от светодиодов вводится в торец световода, где распространяется за счет полного внутреннего отражения и выводится вверх к ЖК-панели с помощью печатных или формованных поверхностных элементов, создавая равномерный площадной источник света.

6.2 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это приборы с токовым управлением. Последовательный токоограничивающий резистор — это простейший метод управления. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания, VF — прямое напряжение светодиода (для надежности используйте типичное или максимальное значение), а IF — желаемый прямой ток (например, 20 мА). Для постоянной яркости на нескольких светодиодах или при изменении температуры рекомендуется схема драйвера с постоянным током.

6.3 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 75 мВт), эффективный тепловой режим критически важен для долговечности и стабильности светового потока. Печатная плата выступает в роли радиатора. Обеспечьте достаточную площадь меди, соединенную с тепловыми площадками светодиода (если есть) или контактными площадками, для отвода тепла от перехода. Соблюдайте кривую снижения тока при температуре окружающей среды выше 25°C.

6.4 Оптическая интеграция

Для применений подсветки критически важны точное механическое выравнивание и расстояние между излучающей поверхностью светодиода и торцом световодной пластины для максимизации эффективности связи и минимизации оптических потерь. Широкий угол обзора 130 градусов способствует этой связи.

7. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с другими технологиями светодиодов для красного излучения:

• По сравнению с традиционным GaAsP:AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу и лучшую температурную стабильность, что приводит к более яркому и стабильному красному свету.
• По сравнению с AlInGaP светодиодами с верхним излучением:Ключевое отличие — диаграмма направленности. Этот вариант бокового свечения излучает свет параллельно плоскости платы, тогда как стандартные светодиоды излучают перпендикулярно. Это делает его непригодным для прямой индикации, но оптимальным для краевой подсветки.
• По сравнению с белыми светодиодами для подсветки:Монохромные красные светодиоды, подобные этому, часто используются в многоцветных (RGB) системах подсветки для создания широкой цветовой гаммы или в монохромных дисплеях, требующих определенного красного освещения.

8. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

8.1 Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с выхода логики 5В или 3.3В?

Нет. Вы должны использовать последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы ограничить ток указанным максимумом (30 мА постоянный). Подключение напрямую к источнику напряжения вызовет чрезмерный ток, что может разрушить светодиод.

8.2 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λPeak) — это физическая длина волны, на которой спектральная мощность максимальна. Доминирующая длина волны (λd) — это перцептивная метрика, выведенная из науки о цвете (диаграмма CIE), которая представляет собой единственную длину волны, которую человеческий глаз воспринимает как соответствующую цвету светодиода. Для монохроматических светодиодов они часто близки, но не идентичны.

8.3 Сколько светодиодов можно подключить последовательно?

Количество зависит от напряжения питания (Vcc) и прямого напряжения (VF) каждого светодиода. Сумма VF всех светодиодов в цепочке должна быть меньше Vcc, с достаточным запасом для токоограничивающего элемента (резистора или регулятора). Например, при питании 12В и VF=2.4В теоретически можно подключить 4 светодиода последовательно (4 * 2.4В = 9.6В), оставив 2.4В для токоограничивающего резистора.

8.4 Подходит ли этот светодиод для автомобильных применений?

Диапазон рабочих температур (-55°C до +85°C) покрывает многие автомобильные требования. Однако настоящие автомобильные компоненты обычно требуют дополнительной квалификации по вибрации, влажности и увеличенному сроку службы в жестких условиях. В данной спецификации не указаны квалификации AEC-Q101 или аналогичные автомобильные, поэтому он может не подходить для критически важных для безопасности или внешних автомобильных осветительных приборов без дополнительной проверки.

9. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование простого индикатора состояния для портативного устройства, требующего боковой подсветки небольшой акриловой световодной трубки.

Реализация:LTST-S220KEKT — отличный выбор. Он размещается на основной плате с излучающей поверхностью, выровненной по торцу акриловой световодной трубки. Последовательный резистор рассчитывается для системы 3.3В: R = (3.3В - 2.4В) / 0.020А = 45 Ом. Выбирается стандартный резистор 47 Ом, что дает прямой ток примерно 19.1 мА, что хорошо в пределах нормы. Широкий угол обзора обеспечивает эффективную связь со световодом, создавая яркое, равномерное красное свечение в точке выхода индикатора на корпусе устройства.

10. Введение в технологический принцип

LTST-S220KEKT основан на полупроводниковой технологии фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Когда прямое напряжение приложено к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В AlInGaP это событие рекомбинации в основном высвобождает энергию в виде фотонов (света) в спектре от красного до желто-оранжевого, в зависимости от точного состава сплава. Корпус бокового свечения включает формованную эпоксидную линзу, сконструированную для преломления и направления излучаемого света вбок, параллельно плоскости монтажа, а не вверх. Это достигается за счет специфической кривизны линзы и позиционирования полупроводникового кристалла внутри корпуса.

11. Отраслевые тренды и разработки

Рынок светодиодов бокового излучения продолжает развиваться. Ключевые тенденции включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении направлены на увеличение люмен на ватт (эффективности) для AlInGaP и светодиодов других цветов, снижая энергопотребление блоков подсветки.
• Миниатюризация:Постоянное стремление к уменьшению размеров корпусов (например, 0603, 0402 метрические) для создания более тонких дисплеев и компактных устройств.
• Интегрированные решения:Тенденция движется к многодиодным модулям или \"световым линейкам\", которые объединяют несколько цветов (RGB) или белые светодиоды с драйверами и оптикой в одном предварительно собранном блоке, упрощая проектирование и сборку для подсветки.
• Альтернативные технологии:Для белой подсветки доминируют синие светодиоды с люминофорным преобразованием. Однако для цветных дисплеев прямого излучения красные, зеленые и синие (RGB) светодиоды или мини/микро-светодиодные матрицы набирают популярность благодаря превосходной цветовой гамме и возможностям локального затемнения в дисплеях высокого класса.