Техническая документация на SMD светодиод LTST-E212KRKGWT - Габариты 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 1.8-2.5В - Мощность 75мВт - Красный/Зеленый цвета

1. Обзор продукта

LTST-E212KRKGWT — это компактный светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для автоматизированной сборки на печатных платах в условиях ограниченного пространства. Он оснащен рассеивающей линзой и доступен с двумя различными технологиями источников света: AlInGaP для красного свечения и InGaN для зеленого свечения. Эта возможность работы в двух цветах в рамках одного корпуса делает его универсальным решением для индикации состояния, подсветки и вывесок, где требуется несколько цветов от одного места установки компонента.

1.1 Ключевые преимущества

• Миниатюрный форм-фактор:Малый размер корпуса идеально подходит для высокоплотных компоновок печатных плат, используемых в современных портативных и потребительских электронных устройствах.
• Два источника цвета:Обеспечивает гибкость проектирования, предоставляя варианты красного и зеленого цвета с совместимым назначением выводов, что упрощает управление запасами и проектирование печатных плат для двухцветных применений.
• Совместимость с автоматизацией:Поставляется в 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов, полностью совместим с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, что оптимизирует производство.
• Надежная совместимость с процессами:Разработан для выдерживания стандартных процессов пайки оплавлением в инфракрасной печи (ИК), включая процессы, необходимые для сборки с использованием бессвинцового припоя.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.2 Целевые рынки и области применения

Данный светодиод подходит для широкого спектра электронного оборудования. Основные области применения включают телекоммуникационные устройства (беспроводные и сотовые телефоны), портативные компьютеры (ноутбуки, планшеты), сетевые системы, бытовую технику, а также внутренние вывески или дисплейные панели. Его надежность и малый размер делают его предпочтительным выбором для потребительской и промышленной электроники, где критически важны стабильная работа и эффективная сборка.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующем разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических и оптических параметров, указанных для светодиода LTST-E212KRKGWT, измеренных при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

2.1 Абсолютные максимальные режимы эксплуатации

Эти режимы определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт для обоих вариантов (красный и зеленый). Этот параметр ограничивает общую электрическую мощность (прямой ток * прямое напряжение), которая может преобразовываться в свет и тепло внутри светодиодного кристалла.
• Пиковый прямой ток (I_FP):80 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Превышение этого значения в режиме постоянного тока, вероятно, вызовет перегрев.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это рекомендуемый максимальный непрерывный ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон температур:Диапазон рабочих температур и температур хранения составляет от -40°C до +100°C, что указывает на пригодность для сред с большими перепадами температур.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности в стандартных условиях испытаний (I_F= 20мА).

• Сила света (I_V):Типичная светоотдача составляет 75 мкд для красного светодиода и 65 мкд для зеленого светодиода, с гарантированным минимальным значением 28 мкд для обоих. Эта интенсивность измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим фотопической чувствительности человеческого глаза.
• Угол обзора (2θ_1/2):Указано типичное значение 120 градусов. Этот широкий угол обзора, характерный для рассеивающей линзы, обеспечивает хорошую видимость на большой площади, что делает его подходящим для панельных индикаторов.
• Длина волны:
  • Красный (AlInGaP):Пиковая длина волны излучения (λ_P) обычно составляет 639 нм. Доминирующая длина волны (λ_d) обычно составляет 631 нм.
  • Зеленый (InGaN):Пиковая длина волны излучения (λ_P) обычно составляет 574 нм. Доминирующая длина волны (λ_d) обычно составляет 566 нм.
  Небольшая разница между пиковой и доминирующей длиной волны является нормальной и связана с формой спектра излучения.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Обычно 20 нм для обоих цветов, что указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 1.8В (мин.) до 2.5В (макс.) при 20мА. Для проектирования следует учитывать типичное значение около середины диапазона, но схемы должны учитывать весь диапазон. Отмечается допуск ±0.1В.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Крайне важно отметить, что это устройствоне предназначено для работы в обратном направлении; этот тест предназначен только для проверки качества.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. LTST-E212KRKGWT использует отдельные группы для силы света и, для зеленой версии, для доминирующей длины волны.

3.1 Сортировка по силе света (I_V)

Как красные, так и зеленые светодиоды используют одни и те же коды групп интенсивности, измеряемые в милликанделах (мкд) при 20мА. Каждая группа имеет допуск 11%.

• Группа N:28.0 – 45.0 мкд
• Группа P:45.0 – 71.0 мкд
• Группа Q:71.0 – 112.0 мкд
• Группа R:112.0 – 180.0 мкд

Например, светодиод, помеченный группой Q по интенсивности, будет иметь типичную выходную мощность от 71 до 112 мкд. Разработчики должны указывать требуемую группу, чтобы гарантировать минимальные уровни яркости в своем приложении.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (WD) для зеленого

Только зеленый светодиод имеет указанные группы по длине волны, измеряемые в нанометрах (нм) при 20мА, с допуском ±1 нм на группу.

• Группа G1:566.0 – 569.0 нм
• Группа G2:569.0 – 572.0 нм
• Группа G3:572.0 – 575.0 нм

Эта сортировка позволяет более точно контролировать конкретный оттенок зеленого, что может быть важно для согласования цветов в многосветодиодных дисплеях или для соответствия определенным эстетическим требованиям.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графики (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 6 для угла обзора), здесь анализируются их общие следствия.

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

Вольт-амперная характеристика светодиода нелинейна. Для LTST-E212KRKGWT при типичном рабочем токе 20мА прямое напряжение находится в диапазоне от 1.8В до 2.5В. Кривая покажет резкое увеличение тока, как только прямое напряжение превысит пороговое значение включения диода. Это требует использования токоограничивающего резистора или источника постоянного тока, включенного последовательно со светодиодом при питании от источника напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (сила света), как правило, пропорционален прямому току в рабочем диапазоне устройства. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения. Работа при рекомендуемых 20мА обеспечивает оптимальный баланс между яркостью и долговечностью.

4.3 Спектральное распределение

Упомянутые спектральные графики показали бы один доминирующий пик для каждого цвета (около 639нм для красного, 574нм для зеленого) с типичной полушириной 20нм. Красный светодиод AlInGaP обычно имеет более узкий спектр по сравнению с некоторыми другими красными технологиями, в то время как зеленый спектр InGaN является стандартным для своего типа. Рассеивающая линза слегка расширяет угловое распределение этих длин волн, но незначительно изменяет пиковое спектральное излучение.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса и полярность

Корпус для поверхностного монтажа имеет номинальные размеры. Критическими размерами являются размер корпуса и расстояние между выводами. Назначение выводов имеет решающее значение для правильной ориентации:

• Красный светодиод (AlInGaP):Анод и катод назначены на выводы 1 и 3.
• Зеленый светодиод (InGaN):Анод и катод назначены на выводы 1 и 4.

Это различие означает, что один посадочный контакт на печатной плате может вместить любой цвет, но схема управления должна быть подключена к правильным выводам. Чертеж контура корпуса (подразумеваемый в техническом описании) всегда следует консультировать для получения точных размеров и позиционирования контактных площадок.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок для обеспечения правильной пайки и механической стабильности. Конструкция контактной площадки обычно включает тепловые мостики для облегчения пайки, обеспечивая при этом достаточную площадь меди для рассеивания тепла и прочного сцепления. Следование этой рекомендации помогает предотвратить "эффект надгробия" (отрыв одного конца во время оплавления) и обеспечивает надежные паяные соединения.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи

В техническом описании ссылаются на J-STD-020B для условий бессвинцового процесса. Предлагается общий профиль с ключевыми ограничениями:

• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для медленного повышения температуры и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Время выше температуры ликвидуса (например, 217°C) должно контролироваться в соответствии со спецификациями паяльной пасты.
• Время пайки на пике:Максимум 10 секунд, и оплавление не должно выполняться более двух раз.

Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной сборки печатной платы, и необходима его характеристика.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура паяльника не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено максимум 3 секундами только для одной операции. Чрезмерный нагрев или время могут повредить корпус светодиода или внутренние проводящие соединения.

6.3 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге. Ключевые правила хранения включают:

• Запечатанная упаковка:Хранить при ≤ 30°C и ≤ 70% относительной влажности. Использовать в течение одного года с даты упаковки в сухих условиях.
• Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из влагозащитного пакета, окружающая среда должна быть ≤ 30°C и ≤ 60% относительной влажности.
• Срок хранения на производстве:Рекомендуется завершить пайку оплавлением в ИК-печи в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия оригинальной упаковки.
• Повторная сушка:Если время воздействия превышает 168 часов, перед пайкой требуется сушка при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивание корпуса во время оплавления).

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные спиртосодержащие растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт, при нормальной температуре в течение менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить пластиковую линзу или материал корпуса.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Продукт поставляется стандартно в рельефной несущей ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке — 3000 штук. Минимальное количество упаковки в 500 штук доступно для остаточных заказов. Размеры ленты и катушки соответствуют спецификациям ANSI/EIA-481, что обеспечивает совместимость со стандартными питателями автоматического сборочного оборудования.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления — это источник напряжения (V_CC), включенный последовательно с токоограничивающим резистором (R_S). Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Например, при питании 5В, типичном V_F2.2В и желаемом I_F20мА: R_S= (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ом. Следует выбрать ближайшее стандартное значение (например, 150 Ом), что немного снизит ток. Номинальная мощность резистора должна быть не менее I_F²* R_S.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 75мВт), правильное тепловое проектирование продлевает срок службы светодиода. Убедитесь, что рекомендуемая контактная площадка на печатной плате соединена с достаточной площадью меди, чтобы действовать как радиатор. Избегайте непрерывной работы при абсолютном максимальном токе (30мА постоянного тока) в условиях высокой температуры окружающей среды, так как это ускоряет снижение светового потока.

8.3 Защита от обратного напряжения

Поскольку устройство не предназначено для обратного смещения, включение защиты целесообразно в схемах, где возможно обратное напряжение (например, в конфигурациях со встречно-параллельными светодиодами или с индуктивными нагрузками). Простой диод, включенный параллельно светодиоду (катод к аноду), может обеспечить эту защиту.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTST-E212KRKGWT заключается в его двухисточниковой (AlInGaP/InGaN) двухцветной возможности в стандартном корпусе для поверхностного монтажа. По сравнению с одноцветными светодиодами он предлагает гибкость проектирования. По сравнению с другими двухцветными светодиодами, использование зрелых, эффективных полупроводниковых материалов (AlInGaP для красного, InGaN для зеленого) обычно приводит к хорошей световой отдаче и стабильной работе в диапазоне температур. Широкий угол обзора 120 градусов от его рассеивающей линзы является ключевой особенностью по сравнению со светодиодами с узким углом, что делает его превосходным для применений, требующих широкой зоны видимости.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 3.3В или 5В?

Ответ:Нет, не напрямую. Выводы GPIO микроконтроллера являются источниками напряжения с ограниченной способностью источника/стока тока (часто 20-25мА). Подключение светодиода напрямую рискует превысить как максимальный ток светодиода, так и номинал вывода GPIO, потенциально повредив оба. Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или транзисторную схему управления.

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

Ответ:Пиковая длина волны (λ_P) — это единственная длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально. Доминирующая длина волны (λ_d) — это единственная длина волны монохроматического света, которая в сочетании с указанной белой опорой соответствует воспринимаемому цвету светодиода. λ_dболее тесно связана с человеческим восприятием цвета.

10.3 Почему условия хранения настолько строгие?

Ответ:Пластиковый корпус светодиода может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к расслоению корпуса или растрескиванию кристалла ("эффект попкорна"). Строгие процедуры хранения и сушки контролируют содержание влаги, чтобы предотвратить этот вид отказа.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели индикации состояния для сетевого маршрутизатора, требующей красных (неисправность/ошибка) и зеленых (рабочий/готов) индикаторов в очень ограниченном пространстве.

Реализация:Использование LTST-E212KRKGWT позволяет использовать один посадочный контакт на печатной плате для обоих цветов индикации. Разводка печатной платы включает рекомендуемый рисунок контактных площадок. Прошивка микроконтроллера управляет двумя выводами GPIO, каждый из которых подключен через подходящий токоограничивающий резистор (например, 150 Ом для питания 5В) к выводу 1 (общий анод) светодиода. Один вывод GPIO управляет выводом 3 (катод красного), а другой — выводом 4 (катод зеленого). Такая конструкция вдвое сокращает требуемое пространство на печатной плате по сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов и упрощает сборку.

12. Принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. LTST-E212KRKGWT использует AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для красного света и InGaN (нитрид индия-галлия) для зеленого света, каждый материал выбран за свою эффективность и чистоту цвета в соответствующем спектре.

13. Технологические тренды

Общая тенденция для SMD светодиодов, подобных этому, заключается в повышении световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), улучшении согласованности цветов за счет более жесткой сортировки и дальнейшей миниатюризации, позволяющей создавать еще более плотные компоновки печатных плат. Также растет акцент на повышении надежности в условиях более высоких температур и влажности для соответствия автомобильным и промышленным стандартам. Фундаментальная наука о материалах продолжает развиваться, с постоянными исследованиями новых полупроводниковых соединений и наноструктур для расширения пределов эффективности и создания новых цветов.