Техническая спецификация SMD светодиода LTST-C150TBKT-5A - Синий InGaN - 5мА - 45мкд

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит технические характеристики поверхностно-монтируемого (SMD) светоизлучающего диода (LED). Устройство использует полупроводниковый кристалл из нитрида индия-галлия (InGaN) для получения синего света. Оно предназначено для автоматизированных процессов сборки и поставляется на ленте в катушках для крупносерийного производства.

Ключевые преимущества компонента включают совместимость с процессами инфракрасной пайки оплавлением, пригодность для использования с автоматическим оборудованием для установки и соответствие требованиям директивы RoHS ("зеленый" продукт). Основные области применения включают потребительскую электронику, индикаторные лампы, подсветку и общее освещение, где требуется компактный и надежный источник синего света.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Работа устройства за пределами этих значений недопустима во избежание необратимого повреждения.

• Рассеиваемая мощность:76 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус светодиода может рассеять в виде тепла в заданных условиях.
• Пиковый прямой ток:100 мА. Это максимальный мгновенный ток, допустимый только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток:20 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долговременной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод предназначен для корректной работы.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +100°C. Диапазон температур для хранения в нерабочем состоянии.
• Условия инфракрасной пайки:260°C в течение 10 секунд. Максимальный тепловой профиль, который компонент может выдержать во время пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и определяют типичные характеристики.

• Сила света (I_V):11.2 - 45.0 мкд (мин. - макс.) при прямом токе (I_F) 5мА. Измеряет воспринимаемую яркость светового потока.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины от максимального значения, что указывает на широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):468 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):465.0 - 475.0 нм при I_F=5мА. Это длина волны, которая наилучшим образом соответствует воспринимаемому цвету света.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм (тип.). Мера спектральной чистоты; меньшее значение указывает на более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (V_F):2.65 - 3.05 В (мин. - макс.) при I_F=5мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при обратном напряжении (V_R) 5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении светодиода. Устройство не предназначено для работы в обратном направлении.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам (бинам) на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по допускам для их приложения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Устройства сортируются на четыре группы (1-4) на основе прямого напряжения при 5мА, каждая с диапазоном 0.1В. Допуск для каждой группы составляет ±0.1В.

• Группа 1: 2.65В - 2.75В
• Группа 2: 2.75В - 2.85В
• Группа 3: 2.85В - 2.95В
• Группа 4: 2.95В - 3.05В

3.2 Сортировка по силе света

Устройства сортируются на шесть групп (L1, L2, M1, M2, N1, N2) на основе силы света при 5мА. Допуск для каждой группы составляет ±15%.

• L1: 11.2 - 14.0 мкд
• L2: 14.0 - 18.0 мкд
• M1: 18.0 - 22.4 мкд
• M2: 22.4 - 28.0 мкд
• N1: 28.0 - 35.5 мкд
• N2: 35.5 - 45.0 мкд

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Устройства сортируются на две группы (AC, AD) на основе доминирующей длины волны при 5мА. Допуск для каждой группы составляет ±1 нм.

• AC: 465.0 - 470.0 нм
• AD: 470.0 - 475.0 нм

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 5 для угла обзора), их типичная интерпретация крайне важна для проектирования.

4.1 Зависимость тока от напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Прямое напряжение (V_F) имеет логарифмическую зависимость от прямого тока (I_F). Оно нелинейно, с пороговым напряжением (около 2.6-2.8В для синего InGaN), ниже которого протекает очень малый ток. Выше этого порога небольшие увеличения напряжения вызывают значительный рост тока. Поэтому светодиоды обычно питаются от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы обеспечить стабильный световой поток и предотвратить тепловой разгон.

4.2 Зависимость силы света от тока

Световой выход (сила света), как правило, пропорционален прямому току в значительном диапазоне. Однако эффективность (люмены на ватт) может достигать пика при определенном токе, а затем снижаться при более высоких токах из-за увеличения тепловыделения и других безызлучательных процессов рекомбинации в полупроводнике.

4.3 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. Как правило, при увеличении температуры перехода:

• Прямое напряжение (V_F):Уменьшается. Это имеет значение для схем с питанием от постоянного напряжения.
• Сила света/Световой поток:Уменьшается. Более высокие температуры снижают внутреннюю квантовую эффективность.
• Доминирующая длина волны:Может незначительно смещаться, обычно в сторону более длинных волн (красное смещение), что может влиять на восприятие цвета в прецизионных приложениях.

Эффективный тепловой менеджмент критически важен для поддержания производительности и долговечности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному корпусу по стандарту EIA. Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Корпус имеет прозрачную линзу, что оптимально для синего InGaN кристалла, так как не изменяет цветовой выход (в отличие от рассеивающей или тонированной линзы).

5.2 Определение полярности

Полярность является критически важным аспектом установки светодиода. В спецификации приведена диаграмма, показывающая маркировку катода и анода на компоненте. Обычно катод обозначается зеленой меткой, выемкой или более коротким выводом/контактом. Неправильная полярность не позволит светодиоду светиться, а приложение значительного обратного напряжения может повредить устройство.

5.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) для печатной платы (PCB). Соблюдение этих размеров обеспечивает правильное формирование паяного соединения, выравнивание и механическую стабильность во время и после процесса оплавления. Конструкция площадки также влияет на тепловой путь для отвода тепла от перехода светодиода.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (IR) пайки оплавлением для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C максимум 120 секунд для постепенного нагрева платы и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Время, в течение которого паяные соединения находятся выше температуры плавления паяльной пасты, критически важно для правильного смачивания. Профиль на странице 3 спецификации дает визуальную справку, соответствующую стандартам JEDEC.
• Скорость охлаждения:Рекомендуется контролируемое охлаждение для минимизации термических напряжений на компоненте и плате.

Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции платы, компонентов, паяльной пасты и печи, поэтому необходима характеризация.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.
• Ограничение:Ручную пайку следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического повреждения пластикового корпуса и полупроводникового кристалла.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Использование неуказанных химикатов может повредить материал пластикового корпуса или линзу.

6.4 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Обращение с использованием антистатических браслетов, перчаток и на правильно заземленном оборудовании обязательно.
• Чувствительность к влаге:Корпус чувствителен к влаге. После вскрытия оригинального герметичного влагозащитного пакета (с осушителем) компоненты должны быть использованы в течение одной недели при хранении при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Для более длительного хранения вне оригинального пакета требуется хранение в герметичном контейнере с осушителем или в азотной атмосфере. Компоненты, хранившиеся более одной недели вне оригинальной упаковки, должны быть прогреты (например, при 60°C в течение 20 часов) перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время оплавления.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Устройство поставляется в стандартной промышленной упаковке для автоматизированной сборки:

• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов.
• Количество на катушке:3000 штук.
• Минимальный объем заказа:500 штук для остаточных количеств.
• Спецификации ленты:Соответствует ANSI/EIA 481-1-A-1994. Пустые ячейки для компонентов запечатаны верхней покровной лентой.
• Отсутствующие компоненты:Максимальное количество последовательно отсутствующих компонентов ("пропущенных ламп") в ленте составляет две.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые сценарии применения

• Индикаторы состояния:Индикаторы питания, подключения или рабочего состояния на потребительской электронике, бытовой технике и промышленном оборудовании.
• Подсветка:Для небольших ЖК-дисплеев, клавиатур или декоративных панелей.
• Декоративное освещение:В вывесках, акцентной подсветке или потребительских гаджетах.
• Сенсорные системы:В качестве источника света для оптических датчиков или прерывателей.

Важное примечание:В спецификации указано, что эти светодиоды предназначены для обычного электронного оборудования. Приложения, требующие исключительной надежности, особенно там, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские устройства, системы безопасности), требуют предварительной консультации и одобрения.

8.2 Рекомендации по проектированию схемы

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или специализированную микросхему драйвера светодиодов с постоянным током. Значение рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит предел даже при разбросе параметров между экземплярами.
• Рассеиваемая мощность:Убедитесь, что расчетная мощность (P = V_F* I_F) не превышает предельное значение 76 мВт, учитывая наихудший случай V_Fи температуру окружающей среды.
• Защита от обратного напряжения:Если существует вероятность приложения обратного напряжения (например, в цепях переменного тока или с индуктивными нагрузками), защитный диод должен быть установлен параллельно светодиоду (катод к аноду) для ограничения обратного напряжения.
• Тепловой менеджмент:Для конструкций, работающих на высоких токах или при высоких температурах окружающей среды, убедитесь, что печатная плата обеспечивает адекватный теплоотвод. Медные площадки, соединенные с земляными/силовыми слоями, могут помочь рассеять тепло.

9. Введение в технологию и принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковом кристалле из нитрида индия-галлия (InGaN). InGaN - это полупроводниковый материал с прямой запрещенной зоной, ширина которой может регулироваться изменением соотношения индия и галлия. Для синих светодиодов используется определенный состав, который приводит к запрещенной зоне, соответствующей излучению фотонов в синем диапазоне длин волн (около 465-475 нм).

При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводника. Они рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Прозрачная эпоксидная оболочка действует как линза, формируя световой поток и обеспечивая защиту от окружающей среды для хрупкого полупроводникового кристалла и проводящих перемычек.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P):Единственная длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Это физическое измерение.
Доминирующая длина волны (λ_d):Единственная длина волны, которая наилучшим образом соответствует воспринимаемому цвету света, как определено реакцией человеческого глаза (диаграмма цветности CIE). Для монохроматических источников, таких как синие светодиоды, они часто очень близки, но доминирующая длина волны более актуальна для восприятия цвета.

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 20мА?

Да, 20мА - это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток. Однако для максимального срока службы и наивысшей эффективности питание более низким током (например, 5мА, как при тестировании) часто достаточно для индикаторных применений и генерирует меньше тепла.

10.3 Зачем нужна система сортировки?

Технологические вариации вызывают незначительные различия в V_F, силе света и длине волны между отдельными светодиодами. Сортировка распределяет их по группам с жестко контролируемыми параметрами. Это позволяет разработчикам выбирать группы, обеспечивающие одинаковую яркость и цвет для всех устройств в их продукте, что критически важно для массивов из нескольких светодиодов или приложений со строгими требованиями к цвету.

10.4 Как интерпретировать угол обзора?

Угол обзора 130 градусов (2θ_1/2) означает, что угол от центральной оси, на котором яркость падает до 50% от осевого значения, составляет 65 градусов. Следовательно, полная угловая ширина луча на половинной мощности составляет 130 градусов. Это указывает на очень широкую, рассеянную диаграмму направленности, подходящую для освещения больших площадей или индикаторов, которые должны быть видны под многими углами.