Техническая спецификация SMD светодиода LTST-C190KSKT - Высота 0.80мм - Прямое напряжение 1.8-2.4В - Сила света 45-180мкд - Желтый цвет

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики миниатюрного поверхностного светодиода, предназначенного для автоматизированного монтажа на печатные платы и применений с ограниченным пространством. Устройство использует сверхъяркий полупроводниковый чип AlInGaP для получения желтого света, инкапсулированный в корпус с прозрачной линзой. Основные цели конструкции: высокая световая отдача, совместимость с современными производственными процессами и надежность в широком диапазоне рабочих условий.

1.1 Особенности

• Соответствует экологическим директивам RoHS.
• Крайне низкий профиль с высотой всего 0.80 миллиметра.
• Высокая яркость, обеспечиваемая технологией чипа AlInGaP.
• Поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, для автоматизированного монтажа.
• Стандартизированный корпус EIA для совместимости при проектировании.
• Требования к управлению, совместимые с логическими уровнями.
• Разработан для совместимости с автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Подходит для процессов пайки инфракрасным (ИК) оплавлением.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для широкого спектра электронного оборудования, где требуются компактные размеры, высокая яркость и надежная работа. Ключевые области применения включают:

• Телекоммуникационные устройства (например, сотовые телефоны, беспроводные телефоны).
• Офисная автоматизация (например, ноутбуки, сетевые системы).
• Бытовая техника и потребительская электроника.
• Панели промышленного управления и приборов.
• Подсветка клавиатур, кнопок и клавиш.
• Индикаторы состояния и питания.
• Микродисплеи и подсветка значков.
• Сигнальные и символические светильники.

2. Технические параметры: Подробный анализ

В следующем разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых характеристик устройства. Все данные указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или около них не гарантируется, и её следует избегать для обеспечения надежной долгосрочной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_FP):80 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это рекомендуемый максимальный ток для непрерывной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Рабочий температурный диапазон:от -30°C до +85°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температурный диапазон хранения:от -40°C до +85°C.
• Условия ИК-пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что является стандартом для процессов бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности в стандартных условиях испытаний.

• Сила света (I_V):от 45.0 до 180.0 милликандел (мкд) при I_F= 20мА. Измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим стандартной кривой спектральной чувствительности глаза CIE. Широкий диапазон контролируется системой сортировки (бининг).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого (0°) значения, что указывает на очень широкую диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):588.0 нм (номинальная). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 584.5 до 597.0 нм при I_F= 20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как определяющая цвет (желтый). Она выводится из координат цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 15 нм. Это указывает на спектральную чистоту; более узкая ширина означает более насыщенный, чистый цвет.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.8 до 2.4 Вольт при I_F= 20мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток (I_R):максимум 10 мкА при V_R= 5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении устройства.

3. Объяснение системы сортировки (бининг)

Для обеспечения стабильных характеристик в производстве светодиоды сортируются по корзинам (бинам) на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по яркости, цвету и напряжению.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Для желтого цвета, испытания при 20мА.

• Бин F2: V_F= от 1.80В до 2.10В.
• Бин F3: V_F= от 2.10В до 2.40В.
• Допуск на бин: ±0.1 Вольт.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Для желтого цвета, испытания при 20мА.

• Бин P:от 45.0 до 71.0 мкд.
• Бин Q:от 71.0 до 112.0 мкд.
• Бин R:от 112.0 до 180.0 мкд.
• Допуск на бин: ±15%.

3.3 Сортировка по оттенку (доминирующая длина волны)

Для желтого цвета, испытания при 20мА.

• Бин H: λ_d= от 584.5 до 587.0 нм.
• Бин J: λ_d= от 587.0 до 589.5 нм.
• Бин K: λ_d= от 589.5 до 592.0 нм.
• Бин L: λ_d= от 592.0 до 594.5 нм.
• Бин M: λ_d= от 594.5 до 597.0 нм.
• Допуск на бин: ±1 нм.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые, их значение критически важно для проектирования.

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

Вольт-амперная характеристика является экспоненциальной. Типичный диапазон V_F1.8-2.4В при 20мА необходимо учитывать при проектировании схемы ограничения тока. Настоятельно рекомендуется использовать источник постоянного тока вместо простого последовательного резистора для стабильного светового потока, особенно при изменении температуры.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток, как правило, пропорционален прямому току в пределах номинальных значений. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения нагрева. Для оптимальной эффективности и долговечности рекомендуется работать при типичных условиях испытаний 20мА или ниже.

4.3 Спектральное распределение

Кривая спектрального излучения сосредоточена около 588 нм (желтый) с типичной полушириной 15 нм. Эта относительно узкая полоса обеспечивает хорошую насыщенность цвета. Доминирующая длина волны (λ_d) — это параметр, используемый для цветовой сортировки, так как он напрямую связан с восприятием цвета человеком.

4.4 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. Как правило, прямое напряжение (V_F) имеет отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с ростом температуры), в то время как сила света уменьшается с ростом температуры p-n перехода. Правильное тепловое управление на печатной плате необходимо для поддержания стабильной яркости и цвета в течение всего срока службы.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство имеет стандартный для отрасли корпус чип-светодиода. Ключевые размеры включают высоту корпуса 0.80 мм (макс.), что делает его подходящим для сверхтонких применений. Все размерные допуски составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Материал корпуса рассчитан на термические нагрузки при пайке ИК-оплавлением.

5.2 Рекомендуемый рисунок контактных площадок на печатной плате

Предложена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения надежной пайки и правильного позиционирования. Конструкция обеспечивает формирование хорошего паяльного валика, предотвращая образование перемычек между анодным и катодным выводами. Следование этой рекомендации крайне важно для достижения высокой производительности при автоматизированной сборке.

5.3 Идентификация полярности

Катодный вывод обычно маркируется, часто выемкой, зеленой меткой или другим размером/формой контактной площадки на ленте и упаковке катушки. Правильная ориентация полярности при установке обязательна для работы устройства.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки ИК-оплавлением (бессвинцовая)

Устройство сертифицировано для бессвинцовых процессов пайки. Предоставлен рекомендуемый профиль оплавления, соответствующий стандартам JEDEC.

• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (на пике):Максимум 10 секунд. Устройство может выдержать максимум два цикла оплавления в этих условиях.

Примечание:Оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции печатной платы, паяльной пасты и печи. Предоставленный профиль служит общим ориентиром, рекомендуется провести характеристику процесса.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность.

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на вывод.
• Ручная пайка должна быть ограничена только одноразовым ремонтом, а не для массового производства.

6.3 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР (ESD):Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Используйте антистатические браслеты, заземленные рабочие места и антистатическую упаковку.
• Уровень чувствительности к влаге (MSL):Устройство имеет рейтинг MSL 3. После вскрытия оригинальной влагозащищенной упаковки компоненты должны быть подвергнуты пайке ИК-оплавлением в течение одной недели (168 часов) в условиях цеха (≤ 30°C/60% относительной влажности).
• Длительное хранение (вскрытая упаковка):Для хранения более одной недели компоненты должны храниться в герметичном контейнере с осушителем или в азотной среде. Если срок хранения превышен, перед пайкой требуется прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте только одобренные растворители. Рекомендуемые средства включают этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре. Время погружения должно быть менее одной минуты. Избегайте неспецифицированных химических очистителей, которые могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Компоненты поставляются на эмбоссированной несущей ленте для автоматизированной сборки.

• Ширина ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов (178 мм).
• Количество на катушке:4000 штук (стандартная полная катушка).
• Минимальное количество в упаковке:500 штук для остаточных катушек.
• Верхняя покрывающая лента:Пустые ячейки запечатаны верхней покрывающей лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации, допускается максимум два последовательно отсутствующих светодиода.
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Ограничение тока

Всегда используйте токоограничивающий резистор или, предпочтительно, драйвер постоянного тока, включенный последовательно со светодиодом. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз спецификации (2.4В), чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемый уровень даже при низком V_F part.

8.2 Тепловое управление

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 75 мВт), тепло все равно может влиять на производительность и срок службы. Убедитесь, что на печатной плате имеется достаточная площадь меди, соединенная с тепловыми площадками светодиода (если есть) или с близлежащим слоем земли, чтобы действовать как радиатор. Избегайте размещения светодиода рядом с другими теплообразующими компонентами.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 130 градусов обеспечивает очень широкое, рассеянное освещение. Для применений, требующих более сфокусированного луча, потребуется вторичная оптика (например, линзы, световоды). Прозрачная линза оптимальна для сохранения чистоты цвета и максимального светового потока.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Данное устройство предлагает несколько ключевых преимуществ в своей категории:

• Профиль:При высоте 0.80мм это один из самых тонких чип-светодиодов, что позволяет использовать его в современных тонких устройствах.
• Яркость:Использование технологии AlInGaP обеспечивает более высокую световую отдачу по сравнению с традиционными светодиодами на основе GaAsP или GaP, что приводит к более высокой силе света (мкд) при том же токе.
• Цвет:AlInGaP дает более насыщенный и стабильный желтый цвет с лучшими характеристиками при изменении температуры по сравнению со старыми технологиями.
• Совместимость с процессами:Полная совместимость с высокопроизводительной автоматизированной сборкой SMT и бессвинцовой пайкой ИК-оплавлением снижает сложность и стоимость производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение на основе цветовой диаграммы CIE, которое представляет собой единственную длину волны, воспринимаемую человеческим глазом как цвет. Для проектирования λ_dболее актуальна для подбора цвета.

10.2 Могу ли я питать этот светодиод током 30мА непрерывно?

Да, 30мА — это максимальный номинальный постоянный прямой ток. Однако для оптимального срока службы и с учетом возможного теплового роста в приложении, питание его при токе испытательных условий 20мА или ниже является распространенной и консервативной практикой.

10.3 Почему важна сортировка (бининг)?

Бининг обеспечивает постоянство цвета и яркости в пределах производственной партии и между несколькими партиями. Для применений, где критически важна однородность внешнего вида (например, подсветка массива светодиодов), указание узких бинов для V_F, I_Vи λ_dявляется обязательным.

10.4 Как интерпретировать рейтинг MSL 3?

MSL 3 означает, что корпус может поглощать из окружающего воздуха вредное количество влаги. После вскрытия герметичного пакета у вас есть 168 часов (1 неделя) в условиях ≤ 30°C/60% относительной влажности для завершения процесса пайки оплавлением. Если это время превышено, компоненты должны быть прогреты для удаления влаги перед пайкой, чтобы предотвратить \"вспучивание\" или растрескивание корпуса во время оплавления.

11. Пример использования при проектировании

Сценарий: Индикатор состояния портативного медицинского устройства

Разработчику требуется маломощный, высоконадежный желтый светодиод индикатора состояния для портативного монитора с батарейным питанием. Пространство крайне ограничено, и устройство должно соответствовать медицинским стандартам надежности.

• Выбор компонента:LTST-C190KSKT выбран из-за его высоты 0.80мм, соответствия RoHS и проверенной надежности.
• Проектирование схемы:Светодиод управляется через вывод GPIO микроконтроллера с последовательным резистором 100 Ом (предполагая питание 3.3В: (3.3В - 2.1В_тип.) / 0.020А ≈ 60 Ом, используется 100 Ом для запаса). Ток ограничен до ~12-15мА, что значительно ниже максимума в 30мА, для экономии заряда батареи и обеспечения сверхдолгого срока службы.
• Разводка печатной платы:Используется рекомендуемый рисунок контактных площадок. Добавлено небольшое тепловое соединение с земляным слоем для улучшения теплоотвода, не усложняя пайку.
• Закупка:Разработчик указывает бины Q или R для силы света, чтобы обеспечить четкую видимость индикатора, и бины J или K для доминирующей длины волны, чтобы получить постоянный, стандартный желтый оттенок во всех производственных единицах.
• Сборка:Светодиоды хранятся в запечатанном пакете до готовности производственной линии. Сборка печатной платы использует контролируемый профиль оплавления, соответствующий JEDEC, чтобы обеспечить надежность паяных соединений без повреждения светодиода.

12. Введение в технологический принцип

Данный светодиод основан на полупроводниковой технологии фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае, желтый (~588 нм). AlInGaP известен своей высокой внутренней квантовой эффективностью, что приводит к превосходной яркости и стабильности цвета по сравнению со старыми материальными системами, такими как фосфид арсенида галлия (GaAsP). Затем чип инкапсулируется в эпоксидный корпус, который формирует световой поток и обеспечивает механическую и экологическую защиту.

13. Отраслевые тенденции

Рынок поверхностных светодиодов продолжает развиваться с несколькими четкими тенденциями:

• Миниатюризация:Спрос на более тонкие и маленькие корпуса (как этот чип высотой 0.80мм) обусловлен стремлением потребительской электроники к более изящному дизайну.
• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении направлены на извлечение большего количества люменов на ватт (эффективность), снижая энергопотребление при том же световом потоке.
• Повышенная надежность и стабильность:Достижения в материалах корпусов и конструкции чипов направлены на поддержание цветовой точки и светового потока в течение длительного срока службы и в суровых условиях окружающей среды.
• Расширенный цветовой охват:Хотя данная деталь монохроматическая желтая, отрасль также развивает решения на основе люминофорного преобразования и многокристальные решения для достижения точных белых точек и насыщенных цветов для подсветки дисплеев и общего освещения.
• Интеграция:Наблюдается растущая тенденция к интеграции электроники управления, защитных компонентов и нескольких светодиодных чипов в единые, более интеллектуальные \"светодиодные модули\" для упрощения проектирования конечного продукта.