Техническая документация на SMD светодиод LTST-C990KRKT - Красный AlInGaP - 20мА - 1.6-2.4В

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики компактного, высокояркого светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент, предназначенный для автоматизированной сборки на печатных платах (ПП), идеально подходит для применений с ограниченным пространством в широком спектре электронного оборудования.

1.1 Особенности

• Соответствует экологическим директивам RoHS.
• Оснащен куполообразной линзой для оптимизированного распределения света.
• Использует сверхъяркий полупроводниковый кристалл из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для высокой световой отдачи в красном спектре.
• Поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, совместим со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов.
• Соответствует стандартным корпусным габаритам EIA (Альянса электронной промышленности).
• Предназначен для прямого управления выходами интегральных схем (ИС).
• Полностью совместим с процессами групповой пайки оплавлением в инфракрасной печи (IR).

1.2 Области применения

Данный светодиод подходит для широкого круга применений, включая, но не ограничиваясь:

• Телекоммуникационные устройства, оборудование для офисной автоматизации, бытовую технику и системы промышленного управления.
• Подсветку клавиатур и кнопочных панелей.
• Индикаторы состояния и питания.
• Микродисплеи и панельные индикаторы.
• Сигнальные огни и символическая подсветка.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

2.1 Предельно допустимые параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Все значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):62.5 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла без деградации.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):60 мА. Это максимально допустимый импульсный прямой ток, обычно указываемый для условий скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долговременной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Диапазон температур для нерабочего хранения.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что является стандартом для бессвинцовых процессов оплавления.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют типичные характеристики устройства в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, I_F=20мА, если не указано иное).

• Сила света (I_V):180.0 - 1120.0 мкд (милликандела). Измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза (кривой видности CIE). Широкий диапазон управляется через систему сортировки.
• Угол обзора (2θ_1/2):75 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину значения, измеренного на центральной оси (0°). Куполообразная линза создает такую широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):639 нм (типичное значение). Длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):624.0 - 636.0 нм. Определяется по цветовой диаграмме CIE, это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет (красный).
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (типичное значение). Ширина полосы излучаемого спектра, измеренная на половине пиковой интенсивности, указывает на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (V_F):1.6 - 2.4 В. Падение напряжения на светодиоде при токе 20мА. Этот диапазон необходимо учитывать при проектировании драйвера.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (максимум). Ток утечки при подаче 5В в обратном смещении.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия в применениях светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым оптическим параметрам.

3.1 Код сортировки по силе света

Устройство классифицируется на группы (бины) на основе минимальной и максимальной силы света, измеренной при 20мА. Допуск внутри каждого бина составляет +/-15%.

• Бин S:180.0 - 280.0 мкд
• Бин T:280.0 - 450.0 мкд
• Бин U:450.0 - 710.0 мкд
• Бин V:710.0 - 1120.0 мкд

Выбор подходящего бина имеет решающее значение для применений, требующих равномерной яркости нескольких светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графики (например, Рис.1, Рис.5), следующий анализ основан на предоставленных табличных данных и стандартном поведении светодиодов.

4.1 Интерпретация ВАХ (Вольт-Амперной Характеристики)

Диапазон прямого напряжения (V_F) от 1.6В до 2.4В при 20мА указывает на характерную экспоненциальную зависимость диода. Фактическое значение V_Fдля конкретного экземпляра будет зависеть от свойств полупроводникового материала и температуры перехода. Конструкторы должны убедиться, что схема ограничения тока может работать в этом диапазоне, чтобы поддерживать постоянный ток и, следовательно, постоянную яркость.

4.2 Температурные характеристики

Указанный диапазон рабочих температур составляет от -30°C до +85°C. Важно отметить, что характеристики светодиодов зависят от температуры. Как правило, прямое напряжение (V_F) имеет отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с повышением температуры), а сила света также уменьшается при повышении температуры перехода. Адекватный тепловой менеджмент на печатной плате необходим для поддержания производительности и долговечности, особенно при работе, близкой к максимальному номинальному току.

4.3 Спектральное распределение

С доминирующей длиной волны от 624нм до 636нм и типичной полушириной спектра 20нм этот светодиод излучает насыщенный красный свет. Относительно узкий спектр характерен для технологии AlInGaP, обеспечивая хорошую чистоту цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному корпусу для поверхностного монтажа. Все размеры указаны в миллиметрах с типичным допуском ±0.1мм, если не указано иное. Конкретные размеры посадочного места и высота определены в чертеже корпуса, что важно для разводки печатной платы и проверки зазоров.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (дизайн медных площадок) для обеспечения надежной пайки и механической стабильности. Следование этой рекомендации помогает достичь правильного формирования паяльного валика и выравнивания во время процесса оплавления.

5.3 Определение полярности

Катод обычно маркируется на устройстве, часто выемкой, зеленой меткой или более коротким выводом внутри корпуса. Правильная ориентация полярности критически важна во время сборки для обеспечения функционирования устройства.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением (бессвинцовый процесс)

Устройство рассчитано на пайку оплавлением в ИК-печи с пиковой температурой 260°C в течение не более 10 секунд. Предлагается примерный температурный профиль, включающий этап предварительного нагрева (150-200°C до 120 секунд) для постепенного нагрева сборки и минимизации термического удара. Профиль должен быть разработан в соответствии со стандартами JEDEC и проверен для конкретной конструкции печатной платы и паяльной пасты.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, ее следует выполнять паяльником с регулировкой температуры, установленной на максимум 300°C. Время контакта с выводом светодиода не должно превышать 3 секунд, а пайка должна быть ограничена одним разом на каждую площадку, чтобы предотвратить термическое повреждение эпоксидного корпуса и полупроводникового кристалла.

6.3 Условия хранения

Светодиоды являются влагочувствительными устройствами (MSL 3). При хранении в оригинальном герметичном влагозащитном пакете с осушителем их следует хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия пакета условия хранения не должны превышать 30°C и 60% относительной влажности. Компоненты, подвергшиеся воздействию окружающего воздуха более одной недели, должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед оплавлением для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время пайки.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические очистители могут повредить пластиковую линзу или материал корпуса.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация на ленту и катушку

Компоненты поставляются на тисненой несущей ленте шириной 8мм, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Лента запечатана покровной лентой для защиты компонентов. Соблюдаются отраслевые стандарты (ANSI/EIA 481) для расстояния между карманами и ориентации.

7.2 Минимальный объем заказа

Стандартное количество упаковки — 3000 штук на катушку. Для остаточных количеств доступна минимальная упаковка в 500 штук.

8. Рекомендации по применению

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости и предотвращения перегрузки по току настоятельно рекомендуется использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода, даже когда несколько светодиодов подключены параллельно к источнику напряжения (как показано в "Схеме A" технического описания). Прямое питание светодиодов от источника напряжения без регулирования тока ("Схема B") не рекомендуется, так как это приводит к вариациям яркости и потенциальному повреждению из-за перегрузки по току из-за разброса V_Fот экземпляра к экземпляру.

8.2 Вопросы проектирования

• Установка тока:Работайте на рекомендованном постоянном прямом токе 20мА или ниже для оптимального срока службы. Используйте минимальный ток, обеспечивающий требуемую яркость.
• Тепловой менеджмент:Убедитесь, что печатная плата имеет достаточную площадь меди или тепловые переходные отверстия для рассеивания тепла, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или в приложениях с высоким током.
• Защита от ЭСР:Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ЭСР). Во время обращения и сборки должны использоваться надлежащие средства защиты от ЭСР (браслеты, заземленные рабочие места).

9. Техническое сравнение и отличия

Этот красный светодиод AlInGaP предлагает несколько преимуществ:

• Более высокая эффективность и яркость:По сравнению с традиционными красными светодиодами GaAsP, технология AlInGaP обеспечивает значительно более высокую силу света при том же токе управления.
• Лучшая температурная стабильность:Светодиоды AlInGaP, как правило, демонстрируют меньшее падение силы света с повышением температуры по сравнению с некоторыми другими технологиями.
• Стандартизированный корпус:Стандартное посадочное место SMD EIA обеспечивает совместимость с широким спектром автоматизированного сборочного оборудования и библиотек проектирования печатных плат, снижая сложность проектирования и производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Почему такой большой диапазон силы света (180-1120 мкд)?

Этот диапазон представляет общий разброс по всему производству. С помощью системы сортировки (S, T, U, V) устройства сортируются в гораздо более узкие группы. Конструкторы указывают требуемый бин для обеспечения единообразия в своем применении.

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 25мА?

Хотя 25мА является абсолютным максимальным номинальным постоянным током, для надежной долговременной работы и с учетом реальных тепловых условий рекомендуется проектировать схему управления на более низкий ток, например, типичное испытательное условие 20мА. Снижение нагрузки повышает надежность.

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

Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое определяет воспринимаемый цвет. Для монохроматического источника, такого как этот красный светодиод, они близки, но не обязательно идентичны.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели индикаторов состояния, требующей 5 равномерно ярких красных светодиодов, питаемых от шины 5В.

1. Выбор бина:Выберите Бин U (450-710 мкд) для высокой и стабильной яркости.
2. Ток управления:Задайте 18мА на каждый светодиод для хорошего баланса яркости и долговечности.
3. Расчет последовательного резистора:Используя закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Чтобы учесть диапазон V_F(1.6В-2.4В), используйте максимальное V_Fдля консервативного проектирования: R = (5В - 2.4В) / 0.018А ≈ 144 Ом. Ближайшее стандартное значение — 150 Ом. Пересчет тока для минимального V_F: I_F= (5В - 1.6В) / 150Ом ≈ 22.7мА, что все еще находится в безопасных пределах. Следовательно, последовательный резистор 150 Ом, 1/8 Вт с каждым светодиодом является подходящим.
4. Разводка:Разместите светодиоды и резисторы в соответствии с рекомендуемой конфигурацией контактных площадок. Обеспечьте некоторую медную разливку вокруг площадок светодиодов для теплоотвода.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (СИД) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют в активной области (в данном случае кристалле AlInGaP). Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводникового материала (фосфид алюминия, индия, галлия) определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красный. Куполообразная эпоксидная линза служит для защиты кристалла, улучшения вывода света из полупроводника и формирования диаграммы направленности в широкий угол обзора.

13. Тенденции развития

Общая тенденция в технологии SMD светодиодов продолжает двигаться в сторону более высокой световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), улучшенной надежности и уменьшения размеров корпусов, что позволяет создавать более плотные конструкции. Также уделяется внимание более жестким допускам сортировки по цвету и интенсивности для удовлетворения требований применений, требующих точного соответствия цветов и однородности, таких как полноцветные дисплеи и автомобильное освещение. Кроме того, достижения в области материалов корпусов направлены на обеспечение лучших тепловых характеристик и устойчивости к суровым условиям окружающей среды, таким как высокая влажность и температурные циклы.