Техническая спецификация LTST-S220KSKT - Желтый SMD светодиод бокового свечения, корпус EIA, напряжение 2.4В, мощность 75мВт

1. Обзор продукта

LTST-S220KSKT — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных процессов электронной сборки. Он относится к семейству светодиодов бокового свечения, что означает, что основное излучение света направлено параллельно плоскости монтажа печатной платы (PCB). Такая ориентация особенно полезна для применений, требующих боковой подсветки или индикаторов состояния, видимых сбоку устройства. Светодиод использует полупроводниковый материал на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), известный своей высокой эффективностью в желто-красном спектре. Компонент заключен в прозрачную линзу, которая не рассеивает свет, что обеспечивает более сфокусированный и интенсивный луч, подходящий для индикаторных целей.

Ключевые преимущества этого компонента включают его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими нормами. Он имеет луженые выводы для улучшенной паяемости и устойчивости к коррозии. Корпус стандартизирован в соответствии со спецификациями EIA (Альянса электронной промышленности), что обеспечивает совместимость с широким спектром автоматического оборудования для установки компонентов, используемого в массовом производстве. Кроме того, он рассчитан на процессы пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, что является стандартом для сборки бессвинцовых паяных соединений в технологии поверхностного монтажа.

Целевой рынок для этого светодиода включает потребительскую электронику, промышленные панели управления, внутреннее освещение автомобилей, приборные панели и любые применения, требующие надежного, яркого желтого индикатора состояния, который можно интегрировать с использованием автоматизированных сборочных линий.

2. Глубокий анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти параметры измеряются в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, IF=20мА) и определяют производительность устройства.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла без ухудшения его производительности или срока службы. Превышение этого предела грозит тепловым повреждением.
• Пиковый прямой ток (IFP):80 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения чрезмерного роста температуры перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы. Типичное рабочее условие для тестирования оптических характеристик составляет 20 мА.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать пробой и необратимое повреждение PN-перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Светодиод предназначен для работы в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Устройство может храниться без эксплуатации в этом более широком температурном диапазоне.
• Условия инфракрасной пайки:260°C в течение 10 секунд. Это определяет пиковую температуру и допустимое время для процесса пайки оплавлением, что критически важно для бессвинцовой сборки.

2.2 Электрооптические характеристики

These parameters are measured under standard test conditions (Ta=25°C, IF=20mA) and define the device's performance.

• Сила света (Iv):18.0 - 54.0 мкд (тип.). Это измеряет воспринимаемую яркость светодиода человеческим глазом (фотопическое зрение). Широкий диапазон указывает на использование системы сортировки (см. раздел 3). Интенсивность измеряется с фильтром, имитирующим кривую отклика глаза CIE.
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего значения на центральной оси (0°). Угол 130° указывает на относительно широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны излучения (λP):591 нм (тип.). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения светодиода максимальна. Она попадает в желтую область видимого спектра.
• Доминирующая длина волны (λd):589 нм (тип.). Она определяется из цветовой диаграммы CIE и представляет собой одну длину волны, которая лучше всего описывает воспринимаемый цвет света. Она очень близка к пиковой длине волны для этого устройства.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.). Это ширина спектра излучения на половине его максимальной мощности. Значение 20 нм указывает на умеренно чистый желтый цвет.
• Прямое напряжение (VF):2.0 В (мин.), 2.4 В (тип.), (макс. не указан при 20мА). Это падение напряжения на светодиоде при работе на указанном токе. Это имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):10 мкА (макс.) при VR=5В. Это небольшой ток утечки, который протекает при приложении указанного обратного напряжения.

Примечание по ЭСР:В спецификации предупреждается, что статическое электричество и скачки напряжения могут повредить светодиод. Настоятельно рекомендуется соблюдать надлежащие меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР), такие как использование заземленных браслетов, антистатических перчаток и обеспечение заземления всего оборудования во время обращения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия яркости между производственными партиями светодиоды сортируются по корзинам на основе измеренной силы света при стандартном испытательном токе (20мА). LTST-S220KSKT использует следующий список кодов корзин:

• Корзина M:18.0 - 28.0 мкд
• Корзина N:28.0 - 45.0 мкд
• Корзина P:45.0 - 71.0 мкд
• Корзина Q:71.0 - 112.0 мкд
• Корзина R:112.0 - 180.0 мкд

Допуск для каждой корзины по интенсивности составляет +/- 15%. Это означает, что светодиод, помеченный как корзина N, может иметь фактическую интенсивность примерно от 23.8 мкд до 51.75 мкд. Конструкторы должны учитывать это изменение при определении требований к яркости для своего применения. В спецификации для данного конкретного номера детали не указаны отдельные корзины для длины волны или прямого напряжения, что предполагает более жесткий контроль или спецификацию с одной корзиной для этих параметров.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для такого светодиода включали бы:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с ростом прямого тока. Обычно она линейна при низких токах, но может насыщаться при более высоких токах из-за тепловых эффектов и падения эффективности.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Этот график иллюстрирует снижение светового выхода с увеличением температуры окружающей среды (или перехода). Светодиоды на основе AlInGaP обычно испытывают снижение выходной мощности с ростом температуры.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Это показывает экспоненциальную зависимость, характерную для диода. Напряжение увеличивается с током.
• Прямое напряжение в зависимости от температуры окружающей среды:Прямое напряжение обычно имеет отрицательный температурный коэффициент, что означает, что оно немного уменьшается с ростом температуры.
• Спектральное распределение:График относительной излучаемой мощности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 591 нм с шириной примерно 20 нм на полувысоте.

Эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных рабочих условиях и для проектирования теплового управления.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному контуру корпуса SMD по стандарту EIA. Все размеры указаны в миллиметрах с типичным допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Спецификация включает подробный чертеж с размерами, показывающий длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и другие критические механические особенности, необходимые для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Конструкция контактных площадок и полярность

В спецификации приведены рекомендуемые размеры паяльных площадок для разводки печатной платы. Следование этим рекомендациям обеспечивает надежное паяное соединение и правильное выравнивание во время оплавления. Компонент имеет маркировку полярности, обычно выемку или индикатор катода на корпусе. Правильная ориентация жизненно важна, поскольку светодиоды пропускают ток только в одном направлении.

5.3 Упаковка на ленте и катушке

Светодиоды поставляются на стандартной 8-мм ленте на катушках диаметром 7 дюймов для совместимости с автоматическим сборочным оборудованием. Ключевые примечания по упаковке включают:

• Пустые карманы для компонентов запечатаны верхней крышкой ленты.
• Каждая 7-дюймовая катушка содержит 4000 штук.
• Минимальное количество упаковки для остатков составляет 500 штук.
• Согласно спецификации катушки, допускается не более двух последовательно отсутствующих светодиодов (пустых карманов).
• Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481.

6. Руководство по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления при пайке

Предложен рекомендуемый профиль инфракрасного (ИК) оплавления для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки. Критические параметры:

• Температура предварительного нагрева:150–200°C
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд
• Пиковая температура:Максимум 260°C
• Время при пиковой температуре:Максимум 10 секунд (и допускается не более двух циклов оплавления).

Профиль основан на стандартах JEDEC. В спецификации подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции печатной платы, компонентов, припоя и печи, поэтому необходима характеристизация.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, применяются следующие ограничения:

• Температура паяльника:Максимум 300°C
• Время пайки:Максимум 3 секунды (только один раз).

6.3 Очистка

Не следует использовать неуказанные химические очистители, так как они могут повредить корпус светодиода. Если требуется очистка, рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты.

6.4 Условия хранения

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Срок годности составляет один год при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Температура и влажность окружающей среды при хранении не должны превышать 30°C или 60% RH. Светодиоды, извлеченные из оригинальной упаковки, должны быть подвергнуты ИК-оплавлению в течение одной недели.
• Длительное хранение (вскрытая упаковка):Для хранения более одной недели поместите светодиоды в герметичный контейнер с осушителем или в азотный эксикатор. Светодиоды, хранящиеся вне упаковки более недели, перед пайкой следует прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов, чтобы удалить поглощенную влагу и предотвратить "вспучивание" во время оплавления.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот желтый светодиод бокового свечения идеально подходит для применений, где пространство на верхней поверхности печатной платы ограничено или где индикатор должен быть виден с края. Типичные области применения включают:

• Индикаторы состояния в потребительской электронике (маршрутизаторы, ТВ-приставки, зарядные устройства).
• Подсветка мембранных переключателей или боково подсвечиваемых панелей.
• Освещение приборных панелей и щитков в салонах автомобилей.
• Индикаторы состояния и неисправностей промышленного оборудования.
• Индикаторы уровня заряда батареи или зарядки в портативных устройствах.

7.2 Особенности проектирования

• Управление током:Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости, особенно когда несколько светодиодов соединены параллельно, необходим механизм ограничения тока. Обычно это достигается с помощью последовательного резистора или схемы драйвера постоянного тока. Значение резистора можно рассчитать по формуле: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания, VF — прямое напряжение светодиода (для безопасности используйте макс. или тип. значение), а IF — желаемый прямой ток (например, 20мА).
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, поддержание температуры перехода в пределах норм критически важно для долговечности и стабильности светового потока. Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.
• Защита от ЭСР:Включите защитные диоды от ЭСР на чувствительных сигнальных линиях, подключенных к светодиоду, или убедитесь, что схема управления имеет встроенную защиту, особенно если светодиод доступен пользователю.
• Оптическое проектирование:Прозрачная линза создает сфокусированный луч. Если требуется рассеянный или более широкий рисунок освещения, в механической конструкции необходимо учитывать внешние рассеиватели или световоды.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с другими желтыми индикаторными светодиодами, ключевыми отличительными особенностями LTST-S220KSKT являются:

• Корпус бокового обзора:В отличие от светодиодов с верхним излучением, этот форм-фактор экономит вертикальное пространство и позволяет создавать уникальные геометрии освещения, что является явным механическим преимуществом.
• Технология AlInGaP:Обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми светодиодами на основе фосфида галлия (GaP), что приводит к более яркому и стабильному выходному сигналу.
• Полная совместимость с процессами:Его конструкция для упаковки на ленте и катушке, автоматической установки и пайки ИК-оплавлением делает его предпочтительным выбором для экономически эффективного, массового, автоматизированного производства.
• Соответствие RoHS:Соответствует современным экологическим стандартам, что является обязательным требованием для многих рынков.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Какой резистор мне нужен для питания 5В?

О: Используя типичное прямое напряжение (VF) 2.4В и целевой ток (IF) 20мА, значение последовательного резистора составляет R = (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Подойдет стандартный резистор 130Ω или 150Ω. Всегда проверяйте фактическую яркость и рассмотрите возможность использования максимального VF для более консервативного проектирования.

В2: Могу ли я управлять этим светодиодом с вывода микроконтроллера на 3.3В?

О: Да, но доступный запас по напряжению невелик. VF_min составляет 2.0В, VF_typ — 2.4В. При 3.3В расчет резистора становится R = (3.3В - 2.4В) / 0.02А = 45 Ом. Это выполнимо, но вариации VF и напряжения питания могут вызвать значительные изменения тока. Для критических применений рекомендуется использовать драйвер постоянного тока или тщательную характеристизацию.

В3: Почему угол обзора такой широкий (130°)?

О: Конструкция корпуса бокового обзора и прозрачной линзы оптимизирована для излучения света в широкой полусфере. Это полезно для индикаторов, которые должны быть видны под разными углами без необходимости в рассеивающей линзе.

В4: Как интерпретировать код корзины (например, N) в заказе?

О: Код корзины определяет гарантированный диапазон силы света. Заказ корзины N гарантирует получение светодиодов с интенсивностью от 28.0 до 45.0 мкд при 20мА. Для применений, требующих минимальной яркости, укажите соответствующую корзину или проконсультируйтесь с поставщиком о наличии.

10. Практический пример использования

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для сетевого маршрутизатора

Конструктору нужен индикатор питания/активности, видимый спереди тонкого маршрутизатора. Печатная плата установлена вертикально, поэтому светодиод бокового свечения идеален. Они размещают LTST-S220KSKT на краю печатной платы, направив его на световод, который направляет свет в небольшое окно на лицевой панели маршрутизатора. Они управляют им от шины питания системы 3.3В, используя последовательный резистор 47Ω, что дает ток примерно 19мА ((3.3В-2.4В)/47Ω). Они выбирают светодиоды корзины P, чтобы обеспечить достаточную яркость, видимую через световод. Конструкция использует автоматическую установку и процесс оплавления, указанные в спецификации, обеспечивая надежную и быструю сборку.

11. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В LTST-S220KSKT активная область изготовлена из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). При приложении прямого напряжения электроны из полупроводника n-типа и дырки из полупроводника p-типа инжектируются в активную область. Когда электрон рекомбинирует с дыркой, он переходит из состояния с более высокой энергией в состояние с более низкой, высвобождая энергию в виде фотона (частицы света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае желтый (~589-591 нм). Корпус бокового обзора включает отражающую полость и формованную эпоксидную линзу для направления генерируемого света вбок из корпуса.

12. Тенденции развития

Тенденция в SMD индикаторных светодиодах, подобных этому, продолжается в нескольких ключевых направлениях:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении направлены на получение большего количества люменов на ватт (световая отдача), снижая энергопотребление при той же яркости.
• Миниатюризация:Размеры корпусов продолжают уменьшаться (например, с 0603 до 0402 в метрических размерах) при сохранении или улучшении оптических характеристик, что позволяет создавать более плотные конструкции печатных плат.
• Повышенная надежность и стабильность:Улучшения в материалах корпусов и технологиях крепления кристалла повышают срок службы и стабильность цвета с течением времени и при изменении температуры.
• Более широкий цветовой охват и согласованность:Более жесткие допуски сортировки по длине волны и интенсивности становятся стандартом, предоставляя конструкторам более предсказуемые характеристики.
• Интеграция:Наблюдается растущая тенденция к интеграции нескольких светодиодов (например, RGB), управляющих ИС и даже пассивных компонентов в единые, более интеллектуальные модульные корпуса.

Компоненты, подобные LTST-S220KSKT, представляют собой зрелое, высокооптимизированное решение в этой развивающейся среде, балансируя производительность, стоимость и технологичность.