Техническая спецификация SMD светодиода LTST-T680QSWT - Диффузный желтый AlInGaP - 20мА - 130мВт

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит технические характеристики светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Компонент предназначен для автоматизированных процессов сборки печатных плат (ПП) и отличается миниатюрными размерами, подходящими для применений с ограниченным пространством. Светодиод использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для создания диффузного желтого свечения. Его основная функция - использование в качестве индикатора состояния, сигнального элемента или подсветки передней панели в различных электронных системах.

1.1 Особенности

• Соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Упакован в 8-миллиметровую ленту на катушках диаметром 7 дюймов для автоматизированного оборудования pick-and-place.
• Стандартизированный форм-фактор корпуса согласно EIA (Альянс электронной промышленности).
• Вход совместим со стандартными логическими уровнями интегральных схем (ИС).
• Спроектирован для совместимости с системами автоматизированной установки компонентов.
• Выдерживает стандартные процессы пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи.
• Предварительно кондиционирован для соответствия уровню чувствительности к влажности MSL 3 по стандарту JEDEC (Объединенный инженерный совет по электронным устройствам).

1.2 Области применения

Светодиод предназначен для широкого спектра потребительской, коммерческой и промышленной электронной аппаратуры. Типичные области применения включают телекоммуникационные устройства (например, беспроводные/сотовые телефоны), оборудование для офисной автоматизации (например, ноутбуки, сетевые системы), бытовую технику и общие промышленные панели управления. Его конкретные функции - индикация состояния, подсветка сигналов или символов, а также подсветка передней панели.

2. Технические параметры: углубленная объективная интерпретация

В следующих разделах представлен детальный анализ ключевых параметров производительности светодиода в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется, и ее следует избегать для обеспечения надежной долгосрочной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):130 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(пик)):100 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):50 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный ток для непрерывной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного смещения, превышающего это значение, может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C. Диапазон температур для хранения в нерабочем состоянии.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях (I_F= 20мА, Ta=25°C).

• Сила света (I_V):710 - 1400 мкд (милликандела). Это воспринимаемая световая мощность на единицу телесного угла. Широкий диапазон указывает на использование системы сортировки (см. раздел 3). Измерение проводится в соответствии с кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):120° (типичное значение). Это полный угол, при котором сила света составляет половину значения на оптической оси (0°). Угол 120° указывает на широкую, диффузную диаграмму направленности, подходящую для освещения больших площадей.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):592 нм (типичное значение). Длина волны, на которой спектральная плотность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):584.5 - 594.5 нм. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет света, полученный из цветовой диаграммы CIE. Это ключевой параметр для спецификации цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (типичное значение). Ширина спектра излучения на половине его максимальной интенсивности. Значение 15 нм характерно для материалов AlInGaP и указывает на относительно чистый желтый цвет.
• Прямое напряжение (V_F):2.1В (типичное), 2.6В (максимальное) при 20мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании указанного прямого тока.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (максимальное) при V_R=5В. Небольшой ток утечки, протекающий при обратном смещении устройства в пределах его максимального номинала.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по напряжению, яркости и цвету для их применения.

3.1 Группа прямого напряжения (V_f)

Светодиоды сортируются на основе падения прямого напряжения при 20мА. Это критически важно для проектирования токоограничивающих цепей и обеспечения равномерной яркости в параллельных массивах.

• Группа D2:1.8В - 2.0В
• Группа D3:2.0В - 2.2В
• Группа D4:2.2В - 2.4В
• Группа D5:2.4В - 2.6В
• Допуск на группу: ±0.1В

3.2 Группа силы света (I_V)

Эта сортировка гарантирует минимальный уровень яркости для данного кода продукта.

• Группа U2:710 мкд - 900 мкд
• Группа V1:900 мкд - 1120 мкд
• Группа V2:1120 мкд - 1400 мкд
• Допуск на группу: ±11%

3.3 Группа доминирующей длины волны (W_d)

Эта сортировка контролирует точный оттенок желтого, излучаемого светодиодом.

• Группа H:584.5 нм - 587.0 нм
• Группа J:587.0 нм - 589.5 нм
• Группа K:589.5 нм - 592.0 нм
• Группа L:592.0 нм - 594.5 нм
• Допуск на группу: ±1 нм

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические данные, можно описать типичные тенденции производительности для светодиодов AlInGaP.

4.1 Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Прямое напряжение (V_F) демонстрирует логарифмическую зависимость от прямого тока (I_F). Ниже напряжения включения (~1.8В для AlInGaP) ток минимален. Выше этого порога V_Fувеличивается относительно линейно с ростом I_F, с наклоном, определяемым динамическим сопротивлением диода. Работа при рекомендуемых 20мА обеспечивает стабильную производительность в пределах типичного V_F range.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света (I_V) приблизительно пропорциональна прямому току (I_F) в нормальном рабочем диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за повышения температуры перехода и других нелинейных эффектов. Управление светодиодом на уровне или ниже указанного постоянного тока (50мА) крайне важно для поддержания номинальной выходной мощности и долговечности.

4.3 Температурные характеристики

Производительность светодиодов зависит от температуры. Как правило, прямое напряжение (V_F) имеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь с ростом температуры перехода. Напротив, сила света обычно уменьшается с увеличением температуры перехода. Правильное управление тепловым режимом в приложении (например, достаточная площадь медной разводки на ПП для теплоотвода) имеет решающее значение для поддержания стабильного оптического выхода и надежности устройства в указанном диапазоне рабочих температур.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном корпусе для поверхностного монтажа. Все критические размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.2 мм, если не указано иное. Корпус включает диффузную линзу, которая создает широкий угол обзора 120°.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на ПП

Предоставлен шаблон посадочного места для пайки оплавлением в ИК-печи или паровой фазе. Соблюдение этой рекомендуемой конфигурации обеспечивает правильное формирование паяного соединения, самоцентрирование во время оплавления и надежное механическое крепление. Конструкция контактных площадок также способствует отводу тепла от корпуса светодиода.

5.3 Идентификация полярности

Светодиоды для поверхностного монтажа обычно имеют маркировку или особенность формы (например, выемку или скошенный угол) на корпусе для обозначения катодного (отрицательного) вывода. Правильная ориентация полярности на ПП обязательна для работы устройства.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи (бессвинцовый процесс)

В спецификации приведен профиль, соответствующий J-STD-020B. Типичный бессвинцовый профиль оплавления включает:

• Предварительный нагрев/подъем:Плавный подъем до ~150-200°C для активации флюса и минимизации термического удара.
• Зона выдержки:Плато, обычно между 150-200°C, продолжительностью до 120 секунд для выравнивания температуры по всей ПП.
• Зона оплавления:Быстрое повышение температуры до пикового значения, максимум 260°C. Время выше температуры ликвидуса (например, 217°C) должно контролироваться.
• Охлаждение:Контролируемая фаза охлаждения для затвердевания паяных соединений.
• Примечание:Конкретный профиль должен быть оптимизирован для фактической сборки ПП с учетом толщины платы, плотности компонентов и спецификаций паяльной пасты.

6.2 Хранение и обращение

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤70% СН. Использовать в течение одного года с даты упаковки при нахождении в влагозащитном пакете с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из сухой упаковки, рекомендуемые условия хранения: ≤30°C и ≤60% СН. Компоненты должны быть подвергнуты ИК-оплавлению в течение 168 часов (1 недели) после вскрытия. При более длительном воздействии окружающей среды рекомендуется 48-часовая сушка при 60°C перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения \"эффекта попкорна\" во время оплавления.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Погружение должно осуществляться при нормальной температуре и длиться менее одной минуты. Избегайте использования неуказанных химических очистителей, которые могут повредить линзу светодиода или материал корпуса.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Компоненты поставляются в рельефной несущей ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке - 2000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481 для обеспечения совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Последовательный токоограничивающий резистор обязателен при подключении к источнику напряжения. Номинал резистора (R_s) можно рассчитать по закону Ома: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F. Для обеспечения равномерной яркости при управлении несколькими светодиодами, включенными параллельно, настоятельно рекомендуется использовать отдельный токоограничивающий резистор для каждого светодиода, а не один резистор для всего параллельного массива. Это компенсирует естественные вариации прямого напряжения (V_F) между отдельными светодиодами.

8.2 Вопросы проектирования

• Тепловой режим:Убедитесь, что разводка ПП обеспечивает адекватный теплоотвод, особенно при работе, близкой к максимальным номинальным токам. Медные полигоны, соединенные с тепловой площадкой светодиода, могут помочь в рассеивании тепла.
• Защита от ЭСР:Хотя это явно не указано для всех светодиодов, реализация базовой защиты от электростатического разряда на сигнальных линиях, подключенных к светодиодам, является хорошей практикой проектирования для чувствительных сред.
• Оптическая конструкция:Диффузная линза обеспечивает широкий угол обзора. Для направленного света могут потребоваться внешние оптические элементы (рефлекторы, световоды).

9. Техническое сравнение и дифференциация

Этот желтый светодиод на основе AlInGaP предлагает определенные преимущества. По сравнению со старой технологией, такой как желтые светодиоды GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более яркому свечению при том же токе, а также лучшую стабильность цвета в зависимости от температуры и срока службы. Широкий угол обзора 120° с диффузной линзой является ключевой особенностью для применений, требующих широкого, равномерного освещения, а не сфокусированного луча, что отличает его от светодиодов с узкими углами обзора, предназначенных для направленного света.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое сопротивление резистора следует использовать с источником питания 5В?

Используя типичное V_F2.1В при 20мА: R = (5В - 2.1В) / 0.02А = 145 Ом. Ближайшее стандартное значение 150 Ом приведет к I_F≈ 19.3мА, что допустимо. Всегда рассчитывайте, используя максимальное V_F(2.6В), чтобы гарантировать, что минимальный ток достаточен для ваших требований к яркости: R_мин= (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом.

10.2 Могу ли я управлять этим светодиодом без токоограничивающего резистора, используя источник постоянного тока?

Да, драйвер постоянного тока, установленный на 20мА, является отличным методом управления светодиодом, так как он обеспечивает точную стабилизацию тока независимо от вариаций прямого напряжения. Это часто предпочтительнее для критичных к яркости применений.

10.3 Почему существует номинальный пиковый ток (100мА), который выше постоянного тока (50мА)?

Номинальный пиковый ток позволяет использовать кратковременные импульсы более высокого тока, что может быть полезно для схем мультиплексирования или создания коротких ярких вспышек. Низкая скважность (1/10) гарантирует, что средняя рассеиваемая мощность и температура перехода остаются в безопасных пределах, предотвращая тепловое повреждение.

11. Пример практического использования

Сценарий: Индикатор состояния передней панели сетевого маршрутизатора

Разработчику необходимо несколько желтых индикаторов состояния на передней панели маршрутизатора для отображения питания, подключения к интернету и активности Wi-Fi. Он выбирает этот светодиод из-за его широкого угла обзора, обеспечивающего видимость света под разными углами. Светодиоды управляются током 15мА (ниже испытательного условия 20мА для увеличения срока службы) через выводы GPIO микроконтроллера. Для каждого светодиода используется последовательный резистор 150 Ом, подключенный к шине 3.3В. Диффузная линза обеспечивает мягкий, не слепящий свет, подходящий для домашней/офисной среды. Светодиоды размещаются на ПП в соответствии с рекомендуемой конфигурацией контактных площадок и собираются с использованием стандартного бессвинцового профиля оплавления.

12. Введение в принцип работы

Светодиод - это полупроводниковый диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее энергию запрещенной зоны материала, электроны и дырки рекомбинируют в p-n переходе. В светодиоде AlInGaP это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав слоев алюминия, индия, галлия и фосфида определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света - в данном случае, в желтом спектре (~590 нм). Диффузная эпоксидная линза, окружающая полупроводниковый кристалл, рассеивает свет, создавая широкую диаграмму направленности.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии светодиодов направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), улучшение цветопередачи и повышение надежности. Для индикаторных светодиодов продолжается миниатюризация при сохранении или увеличении светового потока. Также наблюдается фокус на расширении цветового охвата, доступного в SMD-корпусах. Использование AlInGaP для желтых, янтарных и красных светодиодов представляет собой устоявшуюся высокопроизводительную технологию. Будущие разработки могут включать новые материальные системы или наноструктуры для достижения еще более узкого спектрального излучения или более высокой эффективности при высоких температурах.