Техническая спецификация SMD светодиода LTST-S320TBKT - Бокового свечения - 3.2x1.6x1.2мм - 2.8-3.8В - 76мВт - Синий InGaN

1. Обзор продукта Настоящий документ содержит полные технические характеристики миниатюрного светодиода (LED) для поверхностного монтажа (SMD) с боковым излучением. Устройство предназначено для автоматизированного монтажа на печатную плату (PCB) и подходит для применений, где критически важен ограниченный объем. Его компактные размеры и надежные характеристики делают его идеальным компонентом для современного электронного оборудования.

1. Обзор продукта Настоящий документ содержит полные технические характеристики миниатюрного светодиода (LED) для поверхностного монтажа (SMD) с боковым излучением. Устройство предназначено для автоматизированного монтажа на печатную плату (PCB) и подходит для применений, где критически важен ограниченный объем. Его компактные размеры и надежные характеристики делают его идеальным компонентом для современного электронного оборудования.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают сверхъяркое свечение на основе полупроводникового кристалла InGaN (нитрид индия-галлия), широкий угол обзора 130 градусов и полную совместимость со стандартными процессами пайки оплавлением в ИК-печах (IR reflow), используемыми в массовом производстве. Корпус имеет оловянное покрытие для улучшения паяемости и поставляется на стандартной 8-мм ленте и 7-дюймовых катушках для эффективной автоматизированной установки.

Области применения охватывают широкий спектр потребительской и промышленной электроники. Он обычно используется для индикации состояния, подсветки клавиатур или кнопок, подсветки символов на панелях управления и интеграции в микродисплеи. Его надежность и производительность делают его подходящим для телекоммуникационного оборудования, устройств офисной автоматики, бытовой техники и различных систем промышленного управления.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание электрических и оптических параметров необходимо для правильного проектирования схемы и достижения желаемых характеристик.

2.1 Абсолютные максимальные режимы эксплуатации

Эти режимы определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может безопасно рассеивать в виде тепла.
• Постоянный прямой ток (IF):20 мА постоянного тока. Это рекомендуемый максимальный ток для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток:100 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Превышение номинального постоянного тока, даже кратковременное, может привести к деградации светодиода.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +100°C.
• Температура пайки:Выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд, что является стандартом для бессвинцовых (Pb-free) процессов сборки.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры, измеренные при Ta=25°C и прямом токе (IF) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 28.0 милликандел (mcd) до максимум 180.0 mcd. Фактическое значение определяется бином устройства (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси. Конструкция корпуса бокового свечения предназначена для излучения света перпендикулярно плоскости монтажа, что делает этот параметр критически важным для применений с боковой подсветкой.
• Пиковая длина волны излучения (λP):Обычно 468 нанометров (нм), что помещает его в синюю область видимого спектра.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 465.0 нм до 475.0 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 25 нм. Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого синего света.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 2.8 Вольт до 3.8 Вольт при 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы, что крайне важно для проектирования драйвера.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 микроампер (мкА) при приложенном обратном напряжении (VR) 5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении; этот параметр указан только для целей тестирования.

3. Объяснение системы сортировки по бинам

Из-за производственных вариаций светодиоды сортируются по бинам производительности. Эта система позволяет разработчикам выбирать устройства с жестко контролируемыми характеристиками для обеспечения стабильной работы в приложении.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (VF)

Светодиоды группируются по падению прямого напряжения при 20 мА. Бины варьируются от D7 (2.80В - 3.00В) до D11 (3.60В - 3.80В) с допуском ±0.1В на бин. Выбор светодиодов из одного бина VF гарантирует равномерную яркость и распределение тока при параллельном соединении нескольких устройств.

3.2 Сортировка по силе света (Iv)

Это основная сортировка по яркости. Бины определяются как N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd) и R (112.0-180.0 mcd) с допуском ±15% на бин. Это позволяет точно контролировать уровень светового потока в конечном применении.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (λd)

Светодиоды сортируются по цветовой точке. Для этого синего светодиода бины: AC (465.0-470.0 нм) и AD (470.0-475.0 нм) с жестким допуском ±1 нм. Это обеспечивает минимальное цветовое различие между разными светодиодами в массиве или дисплее.

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают более глубокое понимание поведения устройства в различных условиях.

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

Вольт-амперная характеристика нелинейна. Кривая показывает, что небольшое увеличение напряжения выше порога включения (~2.8В) вызывает быстрое увеличение тока. Поэтому 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

Эта кривая демонстрирует, что световой выход приблизительно пропорционален прямому току в пределах номинального рабочего диапазона. Однако эффективность (люмен на ватт) может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения.

4.3 Спектральное распределение

График спектрального выхода показывает один пик с центром около 468 нм, что характерно для синих светодиодов на основе InGaN. Относительно узкая полуширина указывает на хорошую насыщенность цвета.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному форм-фактору SMD. Ключевые размеры включают длину корпуса приблизительно 3.2 мм, ширину 1.6 мм и высоту 1.2 мм. Все допуски обычно составляют ±0.1 мм. Конструкция бокового свечения означает, что основная светоизлучающая поверхность находится на меньшей стороне корпуса.

5.2 Расположение контактных площадок на плате и полярность

Предоставлена рекомендуемая посадочная площадка (footprint) для проектирования печатной платы. Катод (отрицательный) вывод обычно обозначается визуальным маркером на корпусе светодиода, таким как выемка, зеленая точка или срезанный угол. Шелкография на плате должна четко указывать полярность, чтобы предотвратить ошибки сборки. Правильный размер и расстояние между контактными площадками критически важны для получения надежных паяных соединений и предотвращения "эффекта надгробия" (tombstoning) во время оплавления.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи

Устройство рассчитано на бессвинцовые (Pb-free) процессы пайки. Рекомендуемый профиль включает зону предварительного нагрева (150-200°C), контролируемый подъем температуры, пиковую температуру не выше 260°C и время при пиковой температуре не более 10 секунд. Общее количество циклов оплавления должно быть ограничено двумя. Этот профиль основан на стандартах JEDEC для обеспечения целостности корпуса и надежных электрических соединений.

6.2 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге (MSL 3). При хранении в оригинальной герметичной влагозащитной упаковке с осушителем срок годности составляет один год при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. После вскрытия упаковки компоненты должны быть использованы в течение одной недели в условиях окружающей среды ≤30°C и ≤60% относительной влажности. При более длительном воздействии перед пайкой требуется прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса во время оплавления).

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Светодиод следует погружать при комнатной температуре менее чем на одну минуту. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.4 Меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР)

Данный светодиод подвержен повреждению от электростатического разряда. Во время обращения и сборки должны применяться соответствующие меры защиты от ЭСР. Это включает использование заземленных рабочих мест, браслетов, токопроводящих ковриков и антистатической упаковки.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация на ленте и катушке

Компоненты поставляются на тисненой несущей ленте шириной 8 мм. Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Лента запечатана защитной покровной лентой. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA-481.

7.2 Минимальные партии заказа

Стандартная упаковочная партия — одна катушка (3000 штук). Для количеств меньше полной катушки доступна минимальная упаковка в 500 штук для остатков.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Проектирование схемы управления

Всегда используйте источник постоянного тока или токоограничивающий резистор, включенный последовательно со светодиодом, при питании от источника напряжения. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_источника - VF_светодиода) / I_желаемый. Учитывая диапазон VF (2.8-3.8В), проектируйте для наихудшего случая, чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит абсолютный максимальный режим, даже для устройства с низким VF.

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала (76 мВт), эффективный тепловой режим по-прежнему важен для долговечности и поддержания светового потока. Убедитесь, что печатная плата имеет достаточную площадь меди, соединенную с тепловой площадкой светодиода (если применимо) или контактными площадками, для отвода тепла. Работа при высоких температурах окружающей среды или при максимальном токе сократит срок службы устройства.

8.3 Оптическая интеграция

Профиль бокового излучения идеально подходит для подсветки световодов, освещения символов на вертикальной поверхности или подсветки клавиш, расположенных рядом с платой. Учитывайте угол обзора 130 градусов при проектировании световодов или рассеивателей, чтобы обеспечить равномерное освещение целевой области.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с SMD светодиодами с верхним излучением, этот вариант с боковым свечением предлагает явное механическое преимущество для конструкций с ограниченным пространством, где свет должен излучаться параллельно плоскости платы. Использование кристалла InGaN обеспечивает более высокую эффективность и более яркое синее свечение по сравнению со старыми технологиями. Его совместимость со стандартной пайкой оплавлением и упаковкой на ленте делает его экономически эффективным для автоматизированного массового производства, отличая его от светодиодов, требующих ручной пайки.

10. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

10.1 Можно ли питать этот светодиод напрямую от источника 5В?

Нет. Прямое подключение к 5В вызовет чрезмерный ток, мгновенно разрушающий светодиод. Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор или специальный драйвер светодиодов с постоянным током.

10.2 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λP) — это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Доминирующая длина волны (λd) определяется из цветовых координат на диаграмме цветности CIE и представляет воспринимаемый цвет. Для монохроматического источника, такого как этот синий светодиод, они очень близки, но λd более актуальна для спецификации цвета.

10.3 Почему условия хранения после вскрытия упаковки такие строгие?

Эпоксидный материал корпуса может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса ("эффект попкорна"). Класс MSL 3 и процедура прогрева предотвращают этот вид отказа.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для сетевого маршрутизатора.На панели есть небольшие вертикальные прорези для значков состояния (Питание, Интернет, Wi-Fi). Светодиод бокового свечения устанавливается на основной плате непосредственно за каждой прорезью. Его угол обзора 130 градусов обеспечивает равномерное освещение значка изнутри прорези. Разработчик выбирает светодиоды из одного бина силы света (например, Bin Q) и бина прямого напряжения (например, Bin D9), чтобы гарантировать одинаковую яркость и цвет всех индикаторов при питании от общего источника тока. Разводка платы соответствует рекомендуемой геометрии контактных площадок, а сборочное производство использует указанный профиль оплавления, соответствующий стандарту JEDEC.

12. Принцип работы

Это полупроводниковое фотонное устройство. Оно основано на гетероструктуре InGaN. При приложении прямого смещающего напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область из n-типа и p-типа полупроводниковых слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов. Удельная ширина запрещенной зоны материала InGaN определяет длину волны излучаемого света, которая в данном случае находится в синем спектре (~468 нм). Эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует световой пучок.

13. Тенденции в технологии

Базовая технология для синих светодиодов, InGaN, стала революционным достижением в твердотельном освещении, позволив создать белые светодиоды (через преобразование люминофором) и полноцветные дисплеи. Современные тенденции в технологии SMD светодиодов сосредоточены на увеличении световой отдачи (больше света на ватт), улучшении индекса цветопередачи (CRI) для белых светодиодов, достижении более высокой надежности и увеличенного срока службы, а также на создании еще меньших корпусов для сверхминиатюрных применений. Усовершенствования в материалах корпусов также направлены на лучшее управление теплом и обеспечение более широких углов обзора или более контролируемых диаграмм направленности.