Техническая спецификация SMD светодиода LTST-T180TGKT - Угол обзора 120° - Прозрачная линза - Зеленый InGaN - 20мА - 3.2В (тип.)

1. Обзор продукта

LTST-T180TGKT — это поверхностно-монтируемый (SMD) светоизлучающий диод (LED), предназначенный для автоматизированной сборки печатных плат (PCB). Его миниатюрные размеры делают его подходящим для применений с ограниченным пространством в широком спектре потребительской и промышленной электроники.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данный светодиод предлагает несколько ключевых преимуществ для современного электронного производства. Он полностью соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), обеспечивая экологическую безопасность. Компонент поставляется в стандартной для отрасли 8-миллиметровой перфорированной ленте на катушках диаметром 7 дюймов, что делает его совместимым с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Его конструкция совместима с процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, что является стандартом для массовой сборки печатных плат. Устройство также совместимо с интегральными схемами (ИС), упрощая проектирование схем управления. Основные целевые рынки включают телекоммуникационное оборудование (беспроводные и сотовые телефоны), устройства офисной автоматизации (ноутбуки, сетевые системы), бытовую технику и приложения для внутренней световой индикации, где требуется надежная индикация состояния или подсветка символов.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный разбор электрических, оптических и тепловых характеристик, определяющих пределы производительности и условия эксплуатации светодиода.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 76 мВт. Пиковый прямой ток при скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс не должен превышать 80 мА. Номинальный постоянный прямой ток составляет 20 мА. Устройство может эксплуатироваться и храниться в диапазоне температур от -40°C до +100°C.

2.2 Тепловые характеристики

Теплоотвод имеет решающее значение для долговечности и стабильности работы светодиода. Максимально допустимая температура p-n-перехода (Tj) составляет 115°C. Типичное тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде (Rθja) равно 175°C/Вт. Этот параметр показывает, насколько эффективно тепло может рассеиваться от полупроводникового перехода в окружающий воздух; чем ниже значение, тем лучше. Правильная разводка печатной платы с адекватными тепловыми контактами необходима для поддержания температуры перехода в безопасных пределах, особенно при работе на максимальном прямом токе.

2.3 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Сила света (Iv) варьируется от минимум 710 мкд до максимум 1540 мкд при прямом токе (IF) 20 мА. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как полный угол, при котором интенсивность падает до половины осевого значения, составляет 120 градусов, обеспечивая очень широкое поле освещения. Пиковая длина волны излучения (λP) равна 523 нм, что помещает его в зеленую область видимого спектра. Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемый цвет, находится в диапазоне от 515 нм до 530 нм при 20 мА. Полуширина спектральной линии (Δλ) обычно составляет 25 нм. Прямое напряжение (VF) при 20 мА варьируется от 2.8 В до 3.8 В. Обратный ток (IR) составляет максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5 В; критически важно отметить, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении, и это испытательное условие приведено только для информации.

3. Объяснение системы бининга

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 приложения.

3.1 Бининг по прямому напряжению (VF)

Светодиоды классифицируются по группам в зависимости от падения прямого напряжения при 20 мА. Коды групп: D7 (2.8В-3.0В), D8 (3.0В-3.2В), D9 (3.2В-3.4В), D10 (3.4В-3.6В) и D11 (3.6В-3.8В). Допуск внутри каждой группы составляет ±0.1 В. Выбор светодиодов из более узкой группы по напряжению может помочь обеспечить равномерную яркость при параллельном подключении нескольких светодиодов.

3.2 Бининг по силе света (IV)

Яркость сортируется на три группы: V1 (710-910 мкд), V2 (910-1185 мкд) и W1 (1185-1540 мкд). Допуск для каждой группы по интенсивности составляет ±11%. Этот бининг имеет решающее значение для приложений, требующих согласованного визуального вывода на нескольких индикаторах.

3.3 Бининг по доминирующей длине волны (Wd)

Цвет (доминирующая длина волны) распределяется по следующим группам: AP (515-520 нм), AQ (520-525 нм) и AR (525-530 нм). Допуск для каждой группы составляет ±1 нм. Это обеспечивает единообразный оттенок зеленого цвета для всех изделий в производственной партии, что важно как с эстетической точки зрения, так и для целей сигнализации.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические данные, типичные кривые для данного типа светодиода иллюстрируют ключевые зависимости. Кривая зависимости прямого тока от прямого напряжения (I-V) показывает экспоненциальную зависимость, характерную для диода. Кривая зависимости относительной силы света от прямого тока обычно показывает почти линейный рост яркости с увеличением тока до определенного момента, после чего эффективность может снижаться. Кривая зависимости относительной силы света от температуры окружающей среды имеет критическое значение, поскольку выходная мощность светодиода, как правило, уменьшается с ростом температуры перехода. Кривая спектрального распределения покажет пик на или около 523 нм с характерной формой, определяемой полушириной 25 нм. Понимание этих кривых необходимо для проектирования надежных схем управления и систем теплоотвода для достижения стабильной производительности в течение всего срока службы изделия и в указанном диапазоне рабочих температур.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса и полярность

Светодиод поставляется в стандартном SMD-корпусе. Цвет линзы — прозрачный, источник света — кристалл InGaN (нитрид индия-галлия), излучающий зеленый свет. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.2 мм, если не указано иное. Катод обычно обозначается визуальным маркером на корпусе, например, выемкой или зеленой точкой, которая должна быть совмещена с соответствующей маркировкой на посадочном месте печатной платы.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на PCB

Приведена схема контактных площадок для пайки оплавлением в ИК-печи или паровой фазе. Соблюдение этой рекомендуемой конфигурации контактных площадок жизненно важно для правильного формирования паяного соединения, обеспечения хорошего электрического контакта и достаточной механической прочности. Конструкция площадки также влияет на тепловой путь для отвода тепла от перехода светодиода к печатной плате.

5.3 Упаковка в ленте и на катушке

Компоненты поставляются на 8-миллиметровой перфорированной несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 5000 штук. Для количеств меньше полной катушки применяется минимальная упаковочная единица в 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Карманы ленты герметизируются верхней покровной лентой для защиты компонентов от влаги и загрязнений во время хранения и транспортировки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Условия хранения

Правильное хранение критически важно для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать \"вспучивание\" или растрескивание во время пайки оплавлением. В оригинальном герметичном влагозащитном пакете с осушителем светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70% и использоваться в течение одного года. После вскрытия пакета условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH. Компоненты, подвергавшиеся воздействию окружающих условий более 168 часов (7 дней), должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги.

6.2 Рекомендации по пайке

Светодиод совместим с бессвинцовыми (Pb-free) процессами пайки оплавлением в ИК-печи. Предоставлен рекомендуемый профиль, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева 150-200°C максимум 120 секунд и максимальную температуру корпуса не выше 260°C максимум 10 секунд. Количество циклов оплавления должно быть ограничено максимум двумя. Для ручного ремонта паяльником температура жала не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами для одной операции. Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции печатной платы, припоя и печи, поэтому необходима характеризация процесса.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных химических очистителей может повредить материал корпуса светодиода.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Метод управления

Светодиод — это устройство, управляемое током. Его яркость в первую очередь является функцией прямого тока (IF), а не напряжения. Поэтому им всегда следует управлять с использованием источника постоянного тока или токоограничивающего резистора, включенного последовательно с источником напряжения. Управление простым источником напряжения не рекомендуется, так как это может привести к тепловому разгону и выходу устройства из строя. Значение последовательного резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_питания - VF_светодиода) / IF, где VF_светодиода — типичное или максимальное прямое напряжение из спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит максимальный номинал в наихудших условиях.

7.2 Теплоотвод при проектировании

Учитывая тепловое сопротивление 175°C/Вт, для надежной работы, особенно при высоких температурах окружающей среды или максимальном токе, необходим эффективный теплоотвод. Сама печатная плата выступает в качестве основного радиатора. Использование большей площади медной контактной площадки, соединенной с земляными или силовыми слоями через тепловые переходные отверстия, может значительно улучшить рассеивание тепла, снизить температуру перехода и тем самым увеличить световой поток и срок службы.

7.3 Ограничения применения

Данный светодиод предназначен для использования в обычном электронном оборудовании. Он не разработан и не сертифицирован для применений, где требуется исключительная надежность, особенно в критически важных для безопасности системах, таких как авиация, транспорт, медицинские системы жизнеобеспечения или устройства безопасности, где отказ может угрожать жизни или здоровью. Для таких применений обязательна консультация с производителем для подбора специально сертифицированных компонентов.

8. Типичные сценарии применения и примеры

Сценарий 1: Индикатор состояния на передней панели:В сетевом маршрутизаторе или промышленной панели управления несколько светодиодов LTST-T180TGKT могут использоваться для индикации состояния питания, сетевой активности или неисправностей системы. Угол обзора 120° обеспечивает видимость индикатора с широкого диапазона углов. Выбирая светодиоды из одной группы по интенсивности (например, V2), можно добиться равномерной яркости всех индикаторов.

Сценарий 2: Подсветка мембранных клавиатурных панелей:Прозрачная линза и широкий угол обзора делают этот светодиод подходящим для боковой подсветки тонких акриловых или поликарбонатных световодов, используемых за символами на панелях управления бытовой техники или медицинских устройств. Зеленый цвет обеспечивает четкую, малобликовую подсветку.

Сценарий 3: Подсветка символов в условиях низкой освещенности:Светодиод может использоваться для подсветки знаков выхода, надписей на органах управления или приборов в условиях низкой окружающей освещенности. Его относительно высокая сила света (до 1540 мкд) обеспечивает хорошую видимость.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

О: Нет. Вывод микроконтроллера обычно не может выдавать 20 мА непрерывно, и, что более важно, прямое подключение к 5В разрушит светодиод из-за чрезмерного тока. Вы должны использовать токоограничивающий резистор или транзисторную схему управления.

В: Почему такой широкий диапазон прямого напряжения (от 2.8В до 3.8В)?

О: Это связано с нормальными вариациями в производстве полупроводников. Система бининга позволяет вам выбирать компоненты с более узким диапазоном напряжения для вашей конструкции, чтобы обеспечить согласованное поведение, особенно при параллельном подключении светодиодов.

В: Что произойдет, если я превышу максимальную температуру перехода 115°C?

О: Работа выше Tj(max) ускорит деградацию светодиода, что приведет к быстрому снижению светового потока (световой спад) и значительному сокращению срока службы. В крайних случаях это может вызвать немедленный катастрофический отказ.

В: Подходит ли этот светодиод для использования на улице?

О: В спецификации не указана степень защиты (IP) или сертификация для условий наружного применения (воздействие УФ-излучения, влаги, термические циклы). Он в первую очередь предназначен для внутреннего применения. Для наружного использования потребуется специально разработанный и сертифицированный светодиодный корпус.

10. Принцип работы и технологические тренды

10.1 Основной принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый p-n-переходный диод. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда энергия высвобождается в виде фотонов (света). Цвет света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. LTST-T180TGKT использует кристалл InGaN (нитрид индия-галлия), который является стандартной материалной системой для производства зеленых, синих и белых светодиодов.

10.2 Отраслевые тренды

Общая тенденция в области SMD-светодиодов — движение в сторону более высокой эффективности (больше люмен на ватт), большей плотности мощности в меньших корпусах и улучшенной цветовой однородности и передачи. Также большое внимание уделяется надежности и долговечности, что обусловлено применением в автомобильном освещении и общем освещении. Кроме того, интеграция с интеллектуальными драйверами и датчиками для систем умного освещения является развивающейся областью. Хотя данный конкретный компонент является стандартным индикаторным светодиодом, лежащая в его основе технология InGaN продолжает развиваться, расширяя границы производительности во всех категориях светодиодов.