Техническая спецификация SMD светодиода LTST-C190KEKT - AlInGaP красный - Угол обзора 130° - 1.7-2.5В - 30мА

1. Обзор продукта

LTST-C190KEKT представляет собой светодиодную лампу для поверхностного монтажа (SMD), предназначенную для автоматизированной сборки печатных плат (ПП). Он относится к семейству миниатюрных светодиодов, разработанных для применения в условиях ограниченного пространства в широком спектре электронного оборудования.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данный светодиод предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для современного электронного производства. Его основные особенности включают соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), использование сверхъяркого полупроводникового кристалла AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для эффективного излучения красного света и упаковку на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, совместимые со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов. Устройство также спроектировано для совместимости с процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, что является отраслевым стандартом для массовой сборки SMD-компонентов.

Области применения разнообразны, что отражает универсальность компонента. Ключевые рынки включают телекоммуникационное оборудование (например, беспроводные и сотовые телефоны), устройства офисной автоматизации (например, ноутбуки, сетевые системы), бытовую технику, а также внутренние вывески или дисплеи. Конкретные функциональные применения в этих устройствах охватывают подсветку клавиатур, индикацию состояния, микро-дисплеи, а также подсветку сигналов или символов.

2. Технические параметры: углубленная объективная интерпретация

Рабочие характеристики LTST-C190KEKT определяются набором абсолютных максимальных режимов и стандартных электрических/оптических характеристик, все указанные при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

2.1 Абсолютные максимальные режимы

Эти режимы определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Их не следует превышать ни при каких условиях эксплуатации.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА. Это максимальный мгновенный прямой ток, допустимый только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это максимальный постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения, превышающего это значение, может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что типично для профилей бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний.

• Сила света (I_V):от 28.0 до 112.0 мкд (милликандел) при прямом токе (I_F) 20мА. Интенсивность измеряется с использованием комбинации датчика и фильтра, приближенной к кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (кривая видности CIE).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси (0°). Такой широкий угол обзора подходит для применений, требующих широкого, рассеянного освещения, а не сфокусированного луча.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):632.0 нм (нанометров). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 617.0 до 631.0 нм при I_F=20мА. Это значение, полученное из цветовой диаграммы CIE, представляет собой длину волны, которая наилучшим образом описывает воспринимаемый цвет света. Диапазон указывает на возможные вариации между отдельными экземплярами.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Это указывает на спектральную ширину полосы, измеренную как полная ширина на половине максимума (FWHM) пика излучения.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.7 до 2.5 В при I_F=20мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе. Диапазон учитывает нормальные производственные отклонения в полупроводниковом материале.
• Обратный ток (I_R):максимум 10 мкА (микроампер) при обратном напряжении (V_R) 5В.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Для обеспечения единообразия яркости в конечных продуктах светодиоды часто сортируются по группам производительности после изготовления.

3.1 Код группы силы света

Для LTST-C190KEKT красного цвета сила света классифицируется по следующим группам, измеренным при 20мА:

• Код группы N:Минимум 28.0 мкд, Максимум 45.0 мкд.
• Код группы P:Минимум 45.0 мкд, Максимум 71.0 мкд.
• Код группы Q:Минимум 71.0 мкд, Максимум 112.0 мкд.

К пределам каждой группы применяется допуск +/-15%. Такая сортировка позволяет разработчикам выбирать светодиоды с гарантированной минимальной яркостью для своего применения, что критически важно для достижения однородного внешнего вида в массивах из нескольких светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены конкретные графические кривые (например, на странице 5/11), здесь анализируются их типичные значения.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

ВАХ светодиода нелинейна. Для используемого здесь материала AlInGaP типичное прямое напряжение составляет от 1.7В до 2.5В при 20мА. Кривая показывает, что небольшое увеличение напряжения выше порога включения приводит к быстрому росту тока. Следовательно, светодиоды должны управляться источником с ограничением тока, а не источником постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон и разрушение.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (сила света) приблизительно пропорционален прямому току в значительном рабочем диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения в кристалле. Работа при рекомендованном тестовом условии 20мА или ниже обеспечивает оптимальную производительность и долговечность.

4.3 Спектральное распределение

Спектр излучения сосредоточен около 632 нм (пик) с полушириной примерно 20 нм. Это определяет относительно чистый красный цвет. Доминирующая длина волны (617-631 нм) определяет воспринимаемый оттенок. Вариации в этом диапазоне являются нормальными и контролируются в процессе производства.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса и идентификация полярности

Светодиод размещен в стандартном SMD-корпусе. Цвет линзы - прозрачный, в то время как источник света излучает красный свет от кристалла AlInGaP. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.1 мм, если не указано иное. Корпус включает элементы для правильной ориентации (полярности) при установке, обычно обозначаемые маркировкой на корпусе или асимметричной формой. Правильная полярность необходима для работы устройства.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на ПП

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для печатной платы, чтобы обеспечить правильное формирование паяного соединения, механическую стабильность и управление тепловым режимом во время и после процесса оплавления. Соблюдение этой конструкции критически важно для получения надежных паяных соединений и отвода тепла от p-n перехода светодиода через дорожки ПП.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Устройство совместимо с процессами инфракрасной пайки оплавлением, что важно для бессвинцовой сборки. Предоставлен рекомендуемый профиль, соответствующий стандартам JEDEC. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (при пике):Максимум 10 секунд. Устройство может выдержать такой профиль максимум два раза.

Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции ПП, компонентов, паяльной пасты и печи. Рекомендуется провести характеристику для конкретного применения.

6.2 Ручная пайка (паяльником)

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура жала паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на контактную площадку.
• Частота:Это следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического напряжения.

6.3 Условия хранения

Правильное хранение жизненно важно для сохранения паяемости и целостности устройства.

• Запечатанная упаковка (пакет с влагозащитным барьером):Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Срок годности составляет один год при хранении в оригинальной влагозащитной упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Окружающая среда не должна превышать 30°C или 60% RH. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, должны быть подвергнуты ИК-оплавлению в течение одной недели (соответствует уровню чувствительности к влаге 3, MSL 3). Для более длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный эксикатор. Компоненты, хранящиеся в открытом виде более одной недели, требуют прокалки при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения \"эффекта попкорна\" во время оплавления.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить пластиковый корпус или линзу.

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Проектирование схемы управления

Светодиод - это устройство, управляемое током. Для обеспечения постоянной яркости, особенно при использовании нескольких светодиодов параллельно, каждый светодиод должен иметь свой собственный токоограничивающий резистор, включенный последовательно. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_F - прямое напряжение светодиода при требуемом токе I_F. Использование общего резистора для нескольких параллельных светодиодов не рекомендуется из-за вариаций индивидуального V_F, что может привести к значительным различиям в токе и, следовательно, в яркости.

7.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность относительно мала (максимум 75 мВт), правильная тепловая конструкция продлевает срок службы светодиода и поддерживает стабильный световой поток. Использование рекомендуемой конфигурации контактных площадок на ПП помогает отводить тепло от p-n перехода светодиода. Работа светодиода при токах ниже максимального номинального постоянного тока 30 мА снизит температуру перехода и повысит долгосрочную надежность.

7.3 Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду и скачкам напряжения. Необходимы меры предосторожности при обращении, чтобы предотвратить скрытые или катастрофические повреждения. Рекомендуется использовать заземленный браслет или антистатические перчатки при работе с устройствами. Все оборудование, включая рабочие места и паяльники, должно быть правильно заземлено.

8. Информация об упаковке и заказе

8.1 Спецификации ленты и катушки

LTST-C190KEKT поставляется стандартно на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Эта упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481 для автоматизированной обработки.

• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальный объем заказа остатков (MOQ):500 штук.
• Закрытие карманов:Пустые карманы для компонентов на ленте закрыты верхней покровной лентой.
• Отсутствующие компоненты:Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих ламп на катушке - две.

Подробные размерные чертежи кармана ленты и катушки приведены в спецификации для настройки оборудования и проверки совместимости.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTST-C190KEKT использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия). По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды на основе GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более яркому излучению при том же токе управления. Он также обычно обеспечивает лучшую температурную стабильность как светового потока, так и длины волны. Широкий угол обзора 130 градусов - это конструктивное решение, которое отличает его от светодиодов с более узкими лучами, делая его идеальным для общего освещения и индикаторов состояния, которые должны быть видны под широким диапазоном углов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P):Конкретная длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность. Это физическое измерение из спектра.
Доминирующая длина волны (λ_d):Расчетное значение из цветовой диаграммы CIE, соответствующее воспринимаемому человеческим глазом цвету света. Для монохроматического источника, такого как красный светодиод, они часто близки, но λ_d - это параметр, используемый для спецификации цвета и сортировки.

10.2 Почему необходим токоограничивающий резистор, даже если я питаю светодиод при его типичном прямом напряжении?

Прямое напряжение (V_F) имеет диапазон допуска (от 1.7В до 2.5В). Если вы подадите постоянное напряжение 2.0В, светодиод с низким V_F 1.7В может потреблять чрезмерный ток, в то время как светодиод с высоким V_F 2.5В может вообще не загореться. Что более важно, V_F уменьшается с ростом температуры. Источник постоянного напряжения может привести к тепловому разгону: по мере нагрева светодиода V_F падает, ток увеличивается, вызывая больше тепла, что еще больше снижает V_F, до выхода из строя. Последовательный резистор (или, что лучше, драйвер постоянного тока) обеспечивает отрицательную обратную связь, стабилизируя рабочую точку.

10.3 Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с помощью логического сигнала 3.3В или 5В?

Нет. Прямое подключение к цифровому выходному выводу 3.3В или 5В приведет к приложению этого напряжения к светодиоду. При типичном V_F ~2.0В избыточное напряжение вызовет протекание очень высокого тока, ограниченного только небольшим внутренним сопротивлением кристалла и выходного вывода, что, вероятно, мгновенно разрушит светодиод. При управлении светодиодом от источника напряжения всегда необходимо использовать последовательный токоограничивающий резистор.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование многосветодиодной панели индикации состояния для сетевого маршрутизатора.
Панель требует 5 красных светодиодов состояния для индикации питания, подключения к интернету, активности Wi-Fi и т.д. В системе используется шина питания 3.3В.
Шаги проектирования:
1. Выбор рабочего тока:Выбираем I_F= 20мА, что является стандартным тестовым условием и обеспечивает хорошую яркость в безопасной рабочей области.
2. Расчет значения резистора:Используем максимальное V_F из спецификации (2.5В) для консервативного проектирования, гарантирующего свечение всех светодиодов даже с экземплярами с высоким V_F. R = (3.3В - 2.5В) / 0.020А = 40 Ом. Ближайшие стандартные значения - 39 Ом или 43 Ом.
3. Проверка мощности на резисторе: P_R= I_F²* R = (0.02)²* 39 = 0.0156Вт. Стандартный резистор мощностью 1/10 Вт (0.1 Вт) более чем достаточен.
4. Схема расположения:Реализуем пять идентичных цепей, каждая с одним светодиодом и одним резистором 39 Ом, включенными последовательно, все подключены между шиной 3.3В и отдельными выводами GPIO микроконтроллера, настроенными как выходы. Установка вывода в низкий уровень (0В) замкнет цепь и включит светодиод.
5. Проектирование ПП:Используйте рекомендуемый посадочный рисунок из спецификации. Убедитесь в достаточной ширине дорожки для тока 20мА.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) - это полупроводниковые устройства, излучающие свет в процессе, называемом электролюминесценцией. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу полупроводникового материала (в данном случае AlInGaP), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. Когда электрон рекомбинирует с дыркой, он переходит из более высокого энергетического состояния в зоне проводимости в более низкое состояние в валентной зоне. Разница в энергии высвобождается в виде фотона (частицы света). Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, что является фундаментальным свойством используемого здесь соединения AlInGaP, приводящим к излучению красного света.

13. Технологические тренды

Оптоэлектронная промышленность продолжает развиваться, и несколько ключевых тенденций влияют на SMD светодиоды, такие как LTST-C190KEKT. Существует постоянное стремление к увеличению световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), что повышает энергоэффективность. Миниатюризация остается критически важной, подталкивая к уменьшению размеров корпусов при сохранении или улучшении оптических характеристик. Повышенная надежность и более длительный срок службы в различных условиях окружающей среды также являются основными целями разработки. Кроме того, более жесткие допуски при сортировке по цвету и яркости становятся стандартом для удовлетворения требований высококачественных дисплейных и осветительных применений, где однородность цвета имеет первостепенное значение.