Техническая документация на SMD светодиод LTST-S320KGKT - Размеры 3.2x1.6x1.2мм - Напряжение 1.9-2.4В - Зеленый цвет

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики светодиодной лампы для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент предназначен для автоматизированной сборки на печатных платах (PCB) и подходит для применений, где критически важен размер. Светодиод использует сверхъяркий полупроводниковый чип AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для излучения зеленого света, заключенный в корпус с прозрачной линзой.

1.1 Особенности

• Соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Оснащен сверхъярким зеленым чипом AlInGaP с лужеными выводами для улучшенной паяемости.
• Поставляется в 8-мм ленте на катушках диаметром 7 дюймов, совместимых со стандартной упаковкой EIA (Альянса электронной промышленности).
• Характеристики управления, совместимые с интегральными схемами (ИС).
• Разработан для совместимости с автоматическим оборудованием для установки компонентов (pick-and-place).
• Подходит для использования в процессах пайки оплавлением в инфракрасном (ИК) спектре.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод предназначен для широкого спектра электронного оборудования, включая, но не ограничиваясь:

• Телекоммуникационные устройства (например, беспроводные и сотовые телефоны).
• Офисная автоматизация и ноутбуки.
• Бытовая техника и промышленное управляющее оборудование.
• Сетевые системы и внутренние информационные табло.
• Конкретные функции включают подсветку клавиатур, индикаторы состояния, микродисплеи и подсветку сигналов/символов.

2. Габариты корпуса

Светодиод размещен в стандартном SMD корпусе. Цвет линзы - прозрачный, источник света - зеленый чип AlInGaP. Все допуски на размеры составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Конкретные размеры длины, ширины и высоты приведены в подробном механическом чертеже в оригинальной спецификации.

3. Характеристики и параметры

3.1 Предельные эксплуатационные параметры

Параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (Pd):62.5 мВт
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):60 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс)
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА
• Обратное напряжение (V_R):5 В
• Диапазон рабочих температур (T_opr):-30°C до +85°C
• Диапазон температур хранения (T_stg):-40°C до +85°C
• Условия ИК пайки:Пиковая температура 260°C, не более 10 секунд.

3.2 Рекомендуемый профиль ИК оплавления (бессвинцовый процесс)

Предоставлен рекомендуемый температурный профиль для бессвинцовой пайки оплавлением, как правило, соответствующий стандартам JEDEC. Этот профиль включает этапы предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения с критическим пределом пиковой температуры 260°C.

3.3 Электрические и оптические характеристики

Типичные параметры измерены при Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):18.0 - 71.0 мкд (милликандела). Измерено с фильтром, приближенным к спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Определяется как полный угол, при котором интенсивность падает до половины осевого значения.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):574 нм (типично).
• Доминирующая длина волны (λ_d):567.5 - 576.5 нм. Определяется по координатам цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (типично).
• Прямое напряжение (V_F):1.90 - 2.40 В.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (максимум) при V_R=5В.

Примечания к измерениям:Подчеркивается необходимость осторожности в отношении электростатического разряда (ESD). Рекомендуется заземление персонала и оборудования с помощью антистатических браслетов или перчаток при работе с компонентом.

4. Система сортировки (биннинг)

Светодиоды сортируются по ключевым параметрам для обеспечения однородности в применении. Для каждого бина применяются допуски.

4.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Сортировка при I_F=20мА. Допуск на бин ±0.1В.

• Бин 4: 1.90В - 2.00В
• Бин 5: 2.00В - 2.10В
• Бин 6: 2.10В - 2.20В
• Бин 7: 2.20В - 2.30В
• Бин 8: 2.30В - 2.40В

4.2 Сортировка по силе света (I_V)

Сортировка при I_F=20мА. Допуск на бин ±15%.

• Бин M: 18.0 - 28.0 мкд
• Бин N: 28.0 - 45.0 мкд
• Бин P: 45.0 - 71.0 мкд

4.3 Сортировка по доминирующей длине волны (λ_d)

Сортировка при I_F=20мА. Допуск на бин ±1 нм.

• Бин C: 567.5 - 570.5 нм
• Бин D: 570.5 - 573.5 нм
• Бин E: 573.5 - 576.5 нм

5. Типичные характеристики (графики)

В спецификации представлены графики ключевых характеристик для помощи в проектировании. Эти кривые, обычно построенные в зависимости от прямого тока или температуры окружающей среды, иллюстрируют взаимосвязь и тенденции для таких параметров, как:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I_F)
• Прямое напряжение (V_F) в зависимости от прямого тока (I_F)
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды (T_a)
• Пиковая длина волны в зависимости от температуры окружающей среды (T_a)
• Спектральное распределение излучения (показывает пик излучения и полуширину)

Эти кривые необходимы для понимания поведения компонента в различных рабочих условиях и для точного проектирования схем и управления температурным режимом.

6. Руководство по монтажу и обращению

6.1 Очистка

Следует избегать неспецифицированных химических очистителей, так как они могут повредить корпус светодиода. Если очистка необходима, рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты.

6.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на PCB и ориентация при пайке

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) на печатной плате для обеспечения правильного формирования паяного соединения и механической стабильности. На схеме также указана правильная ориентация светодиода (обычно обозначается маркировкой катода на корпусе) относительно контактных площадок PCB.

6.3 Спецификации упаковки в ленте и на катушке

Светодиоды поставляются в тисненой транспортной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Ключевые спецификации включают:

• Ширина ленты: 8 мм.
• Шаг и размеры ячеек для размещения компонентов.
• Покровная лента, герметизирующая ячейки.
• Диаметр ступицы катушки, диаметр фланца и общие габариты.
• Стандартное количество в упаковке: 3000 штук на катушке.
• Минимальный заказ для неполных катушек: 500 штук.
• Соответствие спецификациям ANSI/EIA-481.

7. Важные предупреждения и примечания по применению

7.1 Предполагаемая область применения

Данный светодиод предназначен для использования в обычном электронном оборудовании (например, офисном, коммуникационном, бытовом). Он не предназначен для применений, где отказ может напрямую угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские системы жизнеобеспечения, критические системы безопасности) без предварительной консультации и специальной квалификации.

7.2 Условия хранения

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤ 30°C и относительной влажности (RH) ≤ 90%. Использовать в течение одного года при упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Хранить при температуре ≤ 30°C и относительной влажности (RH) ≤ 60%. Компоненты должны быть подвергнуты пайке оплавлением в течение одной недели после вскрытия (Уровень чувствительности к влаге 3, MSL 3).
• Длительное хранение (вскрытая упаковка):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Прогрев (сушка):Светодиоды, хранившиеся вне оригинальной упаковки более 1 недели, должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время оплавления.

7.3 Рекомендации по процессу пайки

Предоставлены подробные параметры пайки для обеспечения надежной сборки:

Пайка оплавлением (рекомендуется для бессвинцовых процессов):

• Температура предварительного нагрева: 150°C – 200°C
• Время предварительного нагрева: Максимум 120 секунд
• Пиковая температура: Максимум 260°C
• Время при пиковой температуре: Максимум 10 секунд (допускается не более двух циклов оплавления)

Ручная пайка (паяльником):

• Температура жала паяльника: Максимум 300°C
• Время пайки: Максимум 3 секунды на контактную площадку (однократно)

Критическое примечание:Оптимальный профиль оплавления зависит от конкретной конструкции печатной платы, компонентов, паяльной пасты и печи. Предоставленный профиль является примером, соответствующим стандарту JEDEC. Характеристика на уровне платы необходима для надежного процесса. Следует проводить испытания на надежность на уровне компонента и платы для валидации процесса сборки.

8. Соображения по проектированию и технический анализ

8.1 Ограничение тока и схема управления

Диапазон прямого напряжения (V_F) от 1.9В до 2.4В при 20мА необходимо учитывать при проектировании схемы управления. Обязательно использование источника постоянного тока или токоограничивающего резистора, включенного последовательно с источником напряжения, чтобы предотвратить превышение абсолютного максимального постоянного прямого тока в 25мА. Значение токоограничивающего резистора (R_limit) можно рассчитать по закону Ома: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Использование максимального значения V_Fиз бина гарантирует, что ток не превысит желаемый уровень даже при разбросе параметров между экземплярами.

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность относительно мала (62.5 мВт), правильное тепловое проектирование по-прежнему важно для долговечности и стабильности светового потока. Снижение силы света с ростом температуры окружающей среды (как показано на графиках характеристик) должно быть учтено в требованиях к яркости приложения. Обеспечение достаточной площади медного покрытия на печатной плате вокруг контактных площадок светодиода может помочь рассеять тепло и поддерживать более низкую температуру перехода.

8.3 Оптическое проектирование для равномерного освещения

Широкий угол обзора в 130 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого, рассеянного освещения, а не сфокусированного луча. Для подсветки панелей или индикаторов, требующих более направленного света, могут потребоваться вторичная оптика (такая как световоды или линзы). Прозрачная линза обеспечивает минимальное рассеивание света самим корпусом.

8.4 Выбор длины волны и влияние сортировки

Сортировка по доминирующей длине волны (C, D, E) позволяет разработчикам выбирать светодиоды для конкретных требований к цвету. Например, приложения, требующие точного зеленого оттенка для цветового соответствия или сигнализации, выиграют от указания более узкого бина по длине волны. Типичный пик на 574 нм и спектральная ширина 15 нм определяют чистоту цвета излучаемого зеленого света.

8.5 Сравнение с другими технологиями светодиодов

Использование материала AlInGaP для зеленого света предлагает преимущества в определенных аспектах по сравнению с другими технологиями, такими как InGaN (используется для синих и некоторых зеленых светодиодов). Светодиоды на основе AlInGaP традиционно демонстрируют высокую эффективность в спектре от красного до желто-зеленого и могут обладать хорошей стабильностью в зависимости от температуры. Конкретный выбор зависит от требуемой длины волны, эффективности, стоимости и условий применения.

9. Рекомендации для конкретных применений и устранение неисправностей

9.1 Типовая схема применения для индикации состояния

Простая реализация включает подключение светодиода последовательно с токоограничивающим резистором к выводу GPIO микроконтроллера или шине напряжения системы (например, 3.3В или 5В). Микроконтроллер может затем переключать вывод для включения или выключения индикатора. Для питания 5В и целевого тока I_Fв 20мА, используя консервативное значение V_Fв 2.4В, значение резистора будет R = (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Подойдет стандартный резистор на 130 или 150 Ом.

9.2 Распространенные проблемы и решения

• Тусклый свет или отсутствие свечения:Проверьте полярность (обратное подключение). Убедитесь, что прямое напряжение конкретного бина светодиода соответствует расчетам схемы управления. Измерьте фактический ток протекания с помощью мультиметра.
• Неравномерная яркость нескольких светодиодов:Часто это связано с разбросом прямого напряжения (V_F), когда светодиоды подключены параллельно без индивидуального ограничения тока. Используйте отдельные резисторы для каждого светодиода или реализуйте массив драйверов постоянного тока.
• Выход светодиода из строя после пайки:Вероятно, вызвано чрезмерным нагревом при ручной пайке (>300°C или >3с) или неправильным профилем оплавления (превышение пиковой температуры 260°C). Проверьте параметры процесса и убедитесь, что соблюдались правила обращения с MSL, если упаковка подвергалась воздействию влажности.
• Повреждение электростатическим разрядом (ESD):Отказ может произойти немедленно или проявиться как ухудшение характеристик со временем. Всегда соблюдайте меры предосторожности от ESD при обращении и сборке.

10. Принципы работы и технологические тренды

10.1 Основной принцип работы

Свет генерируется за счет электролюминесценции в полупроводниковом чипе AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал перехода диода, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Энергия, выделяемая при этой рекомбинации, излучается в виде фотонов (света). Конкретный состав слоев алюминия, индия, галлия и фосфида определяет ширину запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае - зеленого.

10.2 Тренды в отрасли

Общая тенденция в области SMD светодиодов направлена на повышение световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), улучшение цветовой однородности за счет более жесткой сортировки и повышение надежности в условиях более высоких температур и токов. Конструкция корпусов продолжает развиваться для улучшения тепловых характеристик и оптического контроля. Кроме того, наблюдается постоянное стремление к миниатюризации при сохранении или увеличении светового потока, а также к интеграции с электроникой управления для "умных" решений освещения. Использование надежных материалов и процессов, совместимых с бессвинцовой пайкой, остается стандартным требованием во всем мире.