Техническая спецификация SMD светодиода LTST-E681VEWT - Размер 2.8x3.5x1.9мм - Напряжение 2.2В - Мощность 196мВт - Красный цвет

1. Обзор продукта

LTST-E681VEWT — это высокояркий светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных приложений, требующих надежной и эффективной индикаторной подсветки. Данный компонент использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения яркого красного свечения. Он заключен в компактный корпус, соответствующий отраслевому стандарту и совместимый с автоматизированными процессами сборки, что делает его подходящим для крупносерийного производства.

Ключевые преимущества этого светодиода включают его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что гарантирует экологическую безопасность. Компоненты поставляются на 8-миллиметровой перфорированной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что является стандартом для автоматического оборудования для установки компонентов. Устройство также спроектировано для совместимости с процессами пайки оплавлением в инфракрасной печи, которая является преобладающим методом сборки плат с поверхностным монтажом (SMT). Основные целевые рынки включают потребительскую электронику, промышленные панели управления, внутреннее освещение автомобилей и универсальные индикаторные приложения, где важен минимум занимаемого пространства и высокая надежность.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется эксплуатировать светодиод в условиях, превышающих эти значения.

• Рассеиваемая мощность (Pd):196 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этого предела грозит перегревом полупроводникового перехода, что приведет к сокращению срока службы или катастрофическому отказу.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимально допустимый импульсный прямой ток, указанный для скважности 1/10 и длительности импульса 1 мс. Он значительно выше номинального постоянного тока, что позволяет создавать кратковременные вспышки высокой интенсивности.
• Постоянный прямой ток (I_F):70 мА. Это максимальный непрерывный прямой ток, который может быть приложен к светодиоду в нормальных рабочих условиях.
• Рабочий температурный диапазон:от -40°C до +85°C. Светодиод предназначен для корректной работы в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температурный диапазон хранения:от -40°C до +100°C. Устройство может храниться без ухудшения характеристик в этом более широком температурном диапазоне, когда оно не работает.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний Ta=25°C и I_F=50мА, если не указано иное. Они определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (I_V):от 900 до 2800 мкд (милликандел). Это мера воспринимаемой мощности света, излучаемого в определенном направлении. Широкий диапазон указывает на использование системы бининга (подробно в разделе 3). Измерение проводится с использованием датчика с фильтром, аппроксимирующим фотопическую реакцию человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на оси (0°). Угол 120° указывает на широкий, рассеянный световой пучок, подходящий для приложений, требующих широкой видимости.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):632 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого света максимально. Она находится в красной области видимого спектра.
• Доминирующая длина волны (λ_d):624 нм (типичное значение). Рассчитывается на основе цветовой диаграммы МКО, это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет светодиода. Это ключевой параметр для спецификации цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (типичное значение). Это ширина спектрального излучения на половине его максимальной мощности. Значение 20 нм характерно для красных светодиодов AlInGaP и указывает на относительно чистый цвет.
• Прямое напряжение (V_F):2.2 В (типичное значение) с допуском ±0.1В. Это падение напряжения на светодиоде при заданном токе 50мА. Это имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Этот параметр проверяется только для контроля качества. Светодиодне предназначен для работы в режиме обратного смещения, и подача обратного напряжения в цепи может его повредить.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам (бина) производительности. LTST-E681VEWT использует систему бининга на основе силы света при токе 50мА.

Коды бинов (V2, W1, W2, X1, X2) представляют возрастающие диапазоны минимальной и максимальной силы света. Например, бином X2 содержатся светодиоды с силой света от 2240 мкд до 2800 мкд. Внутри каждого бина применяется допуск ±11%. Эта система позволяет разработчикам выбирать подходящий класс яркости для своего приложения, балансируя стоимость и производительность. В спецификации для данного конкретного артикула не указаны отдельные бины для доминирующей длины волны или прямого напряжения, что говорит о жестком контроле этих параметров в процессе производства.

4. Анализ кривых производительности

Хотя конкретные графики упоминаются, но не полностью детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для такого светодиода включают:

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым током и прямым напряжением. Кривая будет иметь отчетливое "колено" напряжения около 1.8-2.0В, после чего ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения, что подчеркивает, почему управление постоянным током является обязательным.
• Зависимость силы света от прямого тока:Показывает, что световой выход приблизительно пропорционален прямому току, но может демонстрировать насыщение или снижение эффективности при очень высоких токах.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Показывает, что световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Это критически важный фактор для приложений, работающих в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:График относительной мощности в зависимости от длины волны, показывающий пик примерно на 632 нм и ширину около 20 нм на половине пиковой мощности.
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма, иллюстрирующая угловое распределение интенсивности света, подтверждающая угол обзора 120° с ламбертовским или близким к нему распределением из-за рассеивающей линзы.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры компонента

Светодиод соответствует стандартному корпусу для поверхностного монтажа EIA. Ключевые размеры (в мм):

• Общая длина: 3.2 мм
• Общая ширина: 2.8 мм
• Общая высота: 1.9 мм
• Ширина линзы: 2.2 мм
• Длина линзы: 3.5 мм
• Ширина вывода: 0.7 мм
• Длина вывода: 0.8 мм

Допуск составляет ±0.2мм, если не указано иное. Подробный чертеж с размерами приведен в оригинальной спецификации.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Идентифицирован анодный (положительный) вывод. Для обеспечения надежной пайки предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате (PCB), оптимизированная как для инфракрасной, так и для пайки оплавлением в паровой фазе. Правильное проектирование контактных площадок критически важно для предотвращения "эффекта надгробия" (подъем компонента на одном конце) и обеспечения надежного паяного соединения с правильным количеством паяльной пасты.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Устройство совместимо с бессвинцовой (Pb-free) инфракрасной пайкой оплавлением. Рекомендуемый профиль должен соответствовать стандарту JEDEC J-STD-020B. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C максимум в течение 120 секунд для постепенного нагрева платы и компонентов, активации флюса и предотвращения теплового удара.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Время выше температуры ликвидуса (обычно 217°C для бессвинцового припоя) должно контролироваться.
• Общее время пайки:Максимум 10 секунд при пиковой температуре. Количество циклов оплавления должно быть ограничено максимум двумя.

Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции платы, компонентов, паяльной пасты и печи и должен быть охарактеризован для каждого приложения.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на вывод, и разрешен только один цикл пайки, чтобы предотвратить чрезмерное тепловое напряжение на пластиковом корпусе и внутренних проводных соединениях.

6.3 Условия хранения

Светодиоды являются устройствами, чувствительными к влаге (MSD).

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Срок годности составляет один год при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Компоненты должны быть использованы в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия и воздействия окружающего воздуха (≤30°C / ≤60% RH). Если это время превышено, перед пайкой требуется прогрев ("прокалка") при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивание корпуса из-за давления пара во время оплавления). Для длительного хранения вскрытых упаковок используйте герметичный контейнер с осушителем или эксикатор, заполненный азотом.

6.4 Очистка

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

7. Упаковка и информация для заказа

• Спецификация ленты:Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой перфорированной несущей ленте.
• Спецификация катушки:Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм).
• Количество на катушке:2000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарты:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.
• Артикул:LTST-E681VEWT. Система наименования обычно включает код серии (LTST), тип корпуса/исполнения, код цвета/длины волны (E681VE) и, возможно, другие варианты (WT).

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для обеспечения стабильной и равномерной яркости, особенно при параллельном включении нескольких светодиодов, последовательный токоограничивающий резисторявляется обязательнымдля каждого светодиода. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используя типичное V_F= 2.2В и желаемый I_F= 20мА при питании 5В: R = (5В - 2.2В) / 0.02А = 140 Ом. Подойдет стандартный резистор на 150 Ом. Прямое подключение светодиодов к источнику напряжения без ограничения тока приведет к чрезмерному току и быстрому выходу из строя.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (196мВт), эффективный тепловой менеджмент по-прежнему важен для поддержания долгосрочной надежности и стабильного светового потока. Убедитесь, что на печатной плате имеется достаточная площадь медного покрытия, соединенная с тепловой площадкой светодиода (если применимо) или выводами, чтобы помочь рассеять тепло. Избегайте длительной работы на абсолютных максимальных значениях тока и температуры.

8.3 Область применения

Данный светодиод предназначен для общего электронного оборудования, такого как офисная техника, устройства связи и бытовые приборы. Он не разработан и не сертифицирован для критически важных для безопасности приложений, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинское оборудование жизнеобеспечения, системы управления транспортом). Для таких приложений необходимо использовать компоненты с соответствующими сертификатами надежности.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевые отличительные особенности LTST-E681VEWT в своем классе включают:

• Технология материала:Использование AlInGaP, который, как правило, обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность для красного и янтарного цветов по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP.
• Яркость:Максимальная сила света 2800 мкд обеспечивает высокую яркость в корпусе стандартного размера.
• Угол обзора:Широкий угол обзора 120° с рассеивающей линзой обеспечивает отличную видимость вне оси, что предпочтительнее для индикаторов состояния по сравнению со светодиодами с узким лучом.
• Совместимость с процессами:Полная совместимость с автоматизированной сборкой SMT и стандартными бессвинцовыми профилями оплавления снижает сложность и стоимость производства.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом без последовательного резистора, если мой источник питания выдает ровно 2.2В?

О: Нет. Прямое напряжение имеет допуск (±0.1В) и изменяется в зависимости от температуры. Небольшое превышение напряжения вызовет большое, неконтролируемое увеличение тока, что потенциально может разрушить светодиод. Всегда используйте механизм ограничения тока.

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

О: Пиковая длина волны — это та, на которой физически излучается наибольшая световая энергия. Доминирующая длина волны рассчитывается на основе цветовых координат и представляет собой цвет, который воспринимает человеческий глаз. Для монохроматических светодиодов, таких как этот красный, они часто близки, но доминирующая длина волны является ключевым параметром для подбора цвета.

В: Моя плата будет промыта после пайки. Совместим ли этот светодиод?

О: В спецификации указана очистка только спиртовыми растворителями (изопропиловый или этиловый спирт) в течение менее одной минуты. Многие водные или агрессивные очистители флюса могут повредить корпус. Убедитесь в совместимости с вашим конкретным процессом очистки.

В: Почему существует ограничение в 168 часов после вскрытия упаковки?

О: Пластиковый корпус поглощает влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта влага может быстро превратиться в пар, вызывая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса или расслоению внутренних слоев ("эффект попкорна"). Ограничение в 168 часов и процедура прокалки управляют этим риском.

11. Практический пример применения

Сценарий:Проектирование индикатора состояния питания для маршрутизатора с питанием 12В постоянного тока.

Шаги проектирования:

1. Выбор рабочего тока:Выберите консервативный I_F= 15мА для долгого срока службы и меньшего нагрева.

2. Расчет резистора:Используя типичное V_F= 2.2В. R = (12В - 2.2В) / 0.015А = 653 Ома. Используйте ближайшее стандартное значение 680 Ом.

3. Расчет мощности резистора: P_R= I_F²* R = (0.015)²* 680 = 0.153Вт. Стандартного резистора мощностью 1/4 Вт (0.25 Вт) будет достаточно.

4. Разводка печатной платы:Расположите светодиод и его резистор 680 Ом близко друг к другу. Следуйте рекомендуемой разводке контактных площадок из спецификации для надежной пайки.

5. Сборка:Используйте бессвинцовый профиль оплавления, соответствующий стандарту JEDEC. Если платы собираются более чем через 7 дней после вскрытия упаковки со светодиодами, сначала выполните прокалку светодиодов.

12. Принцип работы

Излучение света в LTST-E681VEWT основано на явлении электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе, изготовленном из материалов AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую задает длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красный цвет с длиной волны примерно 624-632 нм. Рассеивающая эпоксидная линза над кристаллом служит для вывода света из полупроводника и формирования его углового распределения в широкий пучок с углом 120 градусов.

13. Технологические тренды

Оптоэлектронная промышленность для индикаторных светодиодов продолжает развиваться. Общие тенденции, актуальные для устройств типа LTST-E681VEWT, включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении направлены на получение большего количества люмен на ватт (лм/Вт), что позволяет достичь более яркого свечения при том же токе или той же яркости при меньшем энергопотреблении и нагреве.
• Миниатюризация:Хотя стандартные корпуса, подобные этому, остаются распространенными, существует постоянное давление в сторону уменьшения занимаемой площади и высоты для создания все более тонких электронных устройств.
• Повышение надежности:Улучшения в материалах корпусов, методах крепления кристалла и технологии проволочного монтажа направлены на увеличение срока службы и повышение устойчивости к тепловым и механическим нагрузкам.
• Стабильность цвета:Более жесткие допуски при бининге и усовершенствованный контроль производства сокращают разброс цвета и яркости от партии к партии, что критически важно для приложений, использующих несколько светодиодов.
• Интеграция:Существует тенденция к интеграции схемы управления, защитных элементов (таких как ESD-диоды) или нескольких светодиодных кристаллов (RGB) в один корпус, хотя дискретные светодиоды остаются основой для простоты и низкой стоимости во многих приложениях.