Техническая спецификация SMD светодиода LTST-T680TBWT - Синий рассеянный - 20мА - 80мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент предназначен для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB) и подходит для применений, где критически важен размер. Светодиод оснащён рассеивающей линзой, которая обеспечивает более широкое и равномерное распределение света по сравнению с прозрачными или водопрозрачными линзами, что делает его идеальным для индикации и подсветки, где требуется уменьшение бликов.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими нормами. Он поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что совместимо со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов, используемым в массовом производстве электроники. Устройство также предназначено для совместимости с процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, что является отраслевым стандартом для сборки SMD. Его характеристики управления, совместимые с ИС (интегральными схемами), упрощают проектирование схем. Основными целевыми рынками для этого компонента являются телекоммуникационное оборудование, устройства офисной автоматизации, бытовая техника и промышленное оборудование, где он обычно используется для индикации состояния, подсветки сигналов и символов, а также подсветки передних панелей.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный разбор предельных рабочих условий и характеристик светодиода при стандартных условиях испытаний (Ta=25°C). Понимание этих параметров имеет решающее значение для надёжного проектирования схем и обеспечения долговечности компонента.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не условия для непрерывной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):80 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла. Превышение этого предела может привести к перегреву и ускоренной деградации полупроводникового материала.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Он значительно выше номинального постоянного тока и актуален для кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это рекомендуемый максимальный постоянный прямой ток для нормальной работы. Работа светодиода при токе, равном или ниже этого значения, обеспечивает оптимальную производительность и срок службы.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -40°C до +85°C. Гарантируется работа устройства в пределах спецификаций в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -40°C до +100°C. Устройство может храниться без деградации в этом температурном диапазоне при отсутствии питания.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры описывают типичные характеристики светодиода при работе в рекомендуемых условиях (I_F= 20мА, Ta=25°C).

• Сила света (I_V):140.0 - 450.0 мкд (милликандела). Это мера воспринимаемой мощности излучаемого света. Широкий диапазон указывает на то, что устройство доступно в различных группах по яркости (см. раздел 3). Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим фотопической реакции человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типичное значение). Угол обзора определяется как полный угол, при котором сила света составляет половину от силы света, измеренной на оси (0 градусов). Угол 120 градусов указывает на очень широкий луч, что характерно для рассеивающей линзы.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):468 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого света максимально. Это физическое свойство используемого полупроводникового материала InGaN (нитрид индия-галлия).
• Доминирующая длина волны (λ_d):465 - 475 нм. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет света, полученный из диаграммы цветности МКО. Это параметр, используемый для сортировки по цвету.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (типичное значение). Это спектральная ширина полосы, измеренная на половине максимальной интенсивности (полная ширина на половине максимума - FWHM). Значение 20 нм типично для синего светодиода InGaN.
• Прямое напряжение (V_F):3.3 В (типичное), 3.8 В (максимальное). Это падение напряжения на светодиоде при токе 20мА. Это критический параметр для проектирования схемы ограничения тока (например, выбора последовательного резистора или драйвера постоянного тока).
• Обратный ток (I_R):10 мкА (максимальное) при V_R= 5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении. Этот параметр указывает на очень малый ток утечки при случайном приложении обратного напряжения. Приложение обратного напряжения выше максимального номинала может вызвать мгновенный отказ.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды после изготовления сортируются по группам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости, цвету и напряжению для их применения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_f)

Светодиоды сортируются на основе падения прямого напряжения при 20мА. Группы (от D7 до D11) имеют допуск ±0.1В внутри каждой группы. Например, группа D9 включает светодиоды с V_fот 3.2В до 3.4В. Выбор светодиодов из одной группы V_fможет помочь обеспечить равномерную яркость, когда несколько светодиодов подключены параллельно с общим токоограничивающим резистором.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Это сортировка по яркости. Группы варьируются от R2 (140.0-180.0 мкд) до T2 (355.0-450.0 мкд) с допуском 11% для каждой группы. Приложения, требующие определённых уровней яркости, могут указывать желаемый код группы интенсивности.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (W_d)

Это сортировка по цвету. Для данного синего светодиода группы - AC (465.0-470.0 нм) и AD (470.0-475.0 нм) с жёстким допуском ±1нм. Это обеспечивает одинаковый оттенок синего цвета для всех светодиодов в сборке, что критически важно для эстетических применений и сигнализации.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации упоминаются конкретные графики (например, Рисунок 1, Рисунок 5), здесь анализируются их типичные значения. Эти кривые необходимы для понимания работы в нестандартных условиях.

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

ВАХ светодиода имеет экспоненциальный характер. Небольшое увеличение прямого напряжения выше порогового приводит к значительному увеличению тока. Именно из-за этой нелинейной зависимости светодиоды должны управляться источником тока или с токоограничивающим резистором; источник постоянного напряжения привёл бы к тепловому разгону и разрушению. Типичное V_F3.3В при 20мА представляет собой точку на этой кривой.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света примерно пропорциональна прямому току в рабочем диапазоне. Однако эффективность (люмен на ватт) может достигать пика при токе ниже максимального номинала. Работа светодиода на максимальном постоянном токе (20мА) обеспечивает наивысшую светоотдачу, но может немного снизить эффективность по сравнению с более низким током.

4.3 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. При увеличении температуры перехода:

- Прямое напряжение (V_F) уменьшается. Это может вызвать увеличение тока, если используется простой резистор от источника постоянного напряжения.

- Сила света (I_V) уменьшается. Световой поток падает с ростом температуры - явление, известное как тепловое проседание.

- Доминирующая длина волны может незначительно смещаться, вызывая лёгкое изменение цвета.

Поэтому правильное управление температурным режимом (например, достаточная площадь медного покрытия на плате для отвода тепла) необходимо для поддержания стабильной работы.

4.4 Спектральное распределение

Кривая спектрального выхода показывает один пик с центром около 468 нм и типичной полушириной 20 нм. Это характерно для синего светодиода InGaN. Минимальное излучение в других частях видимого спектра приводит к насыщенному синему цвету.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса и полярность

Светодиод размещён в стандартном отраслевом SMD-корпусе. Катод обычно обозначен зелёной точкой на верхней части компонента или выемкой/фаской на одной стороне корпуса. Во время установки необходимо соблюдать правильную полярность. Корпус предназначен для совместимости с процессами пайки оплавлением в ИК-печи и пайки в парах.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на плате

В спецификации приведён рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для печатной платы. Соблюдение этого рисунка имеет решающее значение для получения надёжных паяных соединений, правильного самоцентрирования во время оплавления и эффективного отвода тепла от светодиода к плате. Конструкция площадки обычно включает терморельефные соединения для баланса паяемости и рассеивания тепла.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи

Компонент рассчитан на процессы бессвинцовой пайки. Предоставлен рекомендуемый профиль оплавления, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры включают:

- Предварительный нагрев/прогрев:Подъём с 150°C до 200°C, выдержка не более 120 секунд для активации флюса и минимизации теплового удара.

- Оплавление (жидкая фаза):Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время выше 217°C (типичная температура ликвидуса для припоя SAC) должно быть ограничено рекомендуемыми значениями (например, 30-60 секунд).

- Охлаждение:Контролируемая скорость охлаждения для минимизации напряжения на паяных соединениях и компоненте.

Крайне важно охарактеризовать профиль для конкретной сборки платы, поскольку толщина платы, плотность компонентов и тип печи влияют на тепловой профиль, воздействующий на светодиод.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, её следует выполнять с особой осторожностью. Рекомендуется использовать паяльник с максимальной температурой 300°C, ограничивая время пайки 3 секундами на одну площадку. Это следует делать только один раз, чтобы избежать теплового повреждения пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.

6.3 Очистка

Очистку после пайки следует проводить только указанными растворителями. Рекомендуется изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить пластиковую линзу и материал корпуса.

6.4 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. После вскрытия оригинального герметичного пакета компоненты подвергаются воздействию окружающей влажности. Настоятельно рекомендуется завершить процесс пайки оплавлением в ИК-печи в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия пакета. Для более длительного хранения после вскрытия светодиоды следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотной среде. Если компоненты подвергались воздействию более 168 часов, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощённой влаги и предотвращения \"взрыва\" (растрескивания корпуса) во время оплавления.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Метод управления

Светодиод - это устройство с токовым управлением. Наиболее распространённый и простой метод управления - последовательный токоограничивающий резистор, подключённый к источнику напряжения. Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Например, при питании 5В, V_F3.3В и желаемом I_F20мА: R = (5В - 3.3В) / 0.02А = 85 Ом. Подойдёт стандартный резистор на 82 или 100 Ом. Для приложений, требующих нескольких светодиодов, их последовательное соединение обеспечивает одинаковый ток через каждый светодиод, способствуя равномерной яркости. Параллельное соединение возможно, но требует тщательного согласования V_Fили использования отдельных резисторов для каждого светодиода, чтобы предотвратить перераспределение тока.

7.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 80мВт), эффективный отвод тепла по-прежнему важен для долговечности и стабильности цвета. Использование рекомендуемой контактной площадки на плате с адекватным тепловым соединением с медными слоями помогает рассеивать тепло. Избегайте размещения светодиода в закрытых пространствах без вентиляции.

7.3 Ограничения применения

Этот компонент предназначен для электронного оборудования общего назначения. Он не имеет специальной квалификации для применений, где первостепенное значение имеет высокая надёжность, а отказ может поставить под угрозу безопасность (например, авиация, медицинское оборудование жизнеобеспечения, системы управления транспортом). Для таких применений следует приобретать компоненты с соответствующей квалификацией.

8. Информация об упаковке и заказе

8.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются на тиснёной несущей ленте с защитной крышкой. Ширина ленты составляет 8 мм. Катушки имеют диаметр 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA-481 для обеспечения совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием. Лента имеет ориентационные карманы для обеспечения правильной полярности во время установки.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В без резистора?

О: Нет. Типичное V_Fсоставляет 3.3В, но оно может варьироваться от 2.8В до 3.8В в зависимости от группы. Прямое подключение к источнику 3.3В может привести к чрезмерному току для устройств с низким V_Fили отсутствию свечения для устройств с высоким V_F. Всегда требуется последовательный резистор или драйвер постоянного тока.

В: В чём разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_P) - это физический пик спектра света. Доминирующая длина волны (λ_d) - это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, рассчитанная из цветовых координат. λ_dиспользуется для спецификации цвета и сортировки.

В: Почему существует ограничение в 168 часов после вскрытия пакета?

О: Пластиковые корпуса SMD поглощают влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта влага может быстро превратиться в пар, вызывая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса (\"взрыву\"). Ограничение в 168 часов основано на уровне чувствительности к влаге (MSL) компонента.

В: Как добиться равномерной яркости в массиве из нескольких светодиодов?

О: Лучший метод - подключить светодиоды последовательно, обеспечивая одинаковый ток через каждый. Если необходима параллельная конфигурация, используйте светодиоды из одной группы V_Fи I_Vи рассмотрите возможность использования отдельного токоограничивающего резистора для каждого светодиода, чтобы компенсировать V_F variations.