Техническая спецификация SMD светодиода LTST-C930TGKT (зеленый, куполообразная линза) - 2.8-3.6В - 76мВт

1. Обзор продукта

LTST-C930TGKT — это сверхъяркий поверхностно-монтируемый (SMD) светоизлучающий диод (LED), использующий полупроводниковый материал нитрида индия-галлия (InGaN) для генерации зеленого света. Он оснащен характерной куполообразной линзой, которая, по сравнению с альтернативами с плоской линзой, предназначена для увеличения светового потока и улучшения характеристик угла обзора. Этот компонент разработан для совместимости с автоматизированными системами сборки и стандартными процессами групповой пайки оплавлением, что делает его пригодным для серийного производства. Основные области применения включают индикаторы состояния, подсветку небольших дисплеев, освещение панелей и различную бытовую электронику, где требуется надежное и стабильное зеленое свечение.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества данного светодиода обусловлены его материалом и конструкцией корпуса. Технология чипа InGaN обеспечивает эффективное зеленое свечение, которое зачастую сложнее достичь с высокой яркостью по сравнению с красными или синими светодиодами. Куполообразная линза выступает в качестве первичной оптики, эффективно увеличивая выход света из полупроводникового кристалла и обеспечивая более широкий и равномерный угол обзора. Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте для 7-дюймовых катушек в соответствии со стандартами EIA, что обеспечивает беспрепятственную интеграцию в автоматизированные производственные линии. Целевой рынок охватывает широкий спектр производителей электронного оборудования, особенно в области офисной автоматизации, коммуникационных устройств и бытовой техники, где светодиод служит надежным компонентом визуальной индикации.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный разбор электрических, оптических и тепловых параметров, указанных для LTST-C930TGKT, что дает контекст для инженеров-конструкторов.

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 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.
• Постоянный прямой ток (IF):20 мА. Рекомендуемый постоянный рабочий ток для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток:100 мА. Это допустимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) и не должно использоваться для постоянного тока.
• Коэффициент снижения номинала:0.25 мА/°C выше 50°C. Этот критический параметр указывает, что максимально допустимый постоянный прямой ток должен линейно снижаться на 0.25 мА за каждый градус Цельсия повышения температуры окружающей среды выше 50°C. Например, при 70°C максимальный постоянный ток составит 20 мА - (0.25 мА/°C * 20°C) = 15 мА.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного смещающего напряжения выше этого значения может вызвать пробой и отказ светодиодного перехода.
• Рабочая и температура хранения:соответственно -20°C до +80°C и -30°C до +100°C. Они определяют предельные условия окружающей среды для работы и хранения в нерабочем состоянии.
• Условия пайки:Предоставлены конкретные профили для волновой пайки (260°C в течение 5с), инфракрасной пайки оплавлением (260°C в течение 5с) и пайки оплавлением в парах (215°C в течение 3 минут). Соблюдение этих временных и температурных ограничений крайне важно для предотвращения растрескивания корпуса или проблем с паяными соединениями.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при Ta=25°C и IF=20мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от 710.0 мкд (мин.) до 2000.0 мкд (тип.). Это воспринимаемая яркость источника света, измеренная датчиком с фильтром, соответствующим фотопической реакции человеческого глаза (кривая МКО). Фактическая интенсивность для конкретного экземпляра зависит от его кода сортировки.
• Угол обзора (2θ1/2):25 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на оси (0°). Угол 25 градусов указывает на относительно сфокусированную диаграмму направленности, характерную для куполообразной линзы, разработанной для более высокой осевой интенсивности.
• Пиковая длина волны излучения (λP):530 нм (тип.). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Это физическое свойство материала InGaN.
• Доминирующая длина волны (λd):525 нм (тип. при IF=20мА). Она определяется из диаграммы цветности МКО и представляет собой одну длину волны, которая наилучшим образом описывает воспринимаемый цвет света. Это ключевой параметр для спецификации цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):35 нм (тип.). Это измеряет ширину полосы излучаемого спектра на половине его максимальной мощности. Значение 35 нм является обычным для зеленых светодиодов InGaN и указывает на умеренно чистый зеленый цвет.
• Прямое напряжение (VF):2.80В (Мин.), 3.20В (Тип.), 3.60В (Макс.) при 20мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы. Его вариация контролируется через систему сортировки по напряжению.
• Обратный ток (IR):10 мкА (Макс.) при VR=5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении.
• Емкость (C):40 пФ (Тип.) при VF=0В, f=1МГц. Эта барьерная емкость может быть важна в высокочастотных импульсных приложениях.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по рабочим характеристикам. LTST-C930TGKT использует трехмерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Экземпляры сортируются на основе их прямого напряжения (VF) при 20мА. Коды сортировки (D7, D8, D9, D10) соответствуют определенным диапазонам напряжения с допуском ±0.1В для каждой группы. Например, светодиод группы D8 будет иметь VF между 3.00В и 3.20В. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с согласованным падением напряжения для схем, где критически важна стабилизация тока, особенно когда несколько светодиодов соединены параллельно.

3.2 Сортировка по силе света

Это, пожалуй, самая критичная сортировка для однородности яркости. Группы (V, W, X, Y) определяют минимальные и максимальные значения силы света, каждая с допуском ±15%. Например, светодиод группы 'W' имеет интенсивность между 1120.0 мкд и 1800.0 мкд. Выбор светодиодов из одной группы по интенсивности необходим для приложений, требующих равномерной яркости нескольких индикаторов.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Эта сортировка обеспечивает однородность цвета. Группы (AP, AQ, AR) определяют диапазоны для доминирующей длины волны (λd) с жестким допуском ±1 нм. Например, светодиод группы 'AQ' будет иметь λd между 525.0 нм и 530.0 нм. Использование светодиодов из одной группы по длине волны гарантирует одинаковый оттенок зеленого цвета в продукте.

4. Анализ рабочих характеристик (кривых)

Хотя в спецификации упоминаются конкретные графики (Рис.1, Рис.6), их значение стандартно. КриваяОтносительная сила света в зависимости от прямого токапоказывает почти линейную зависимость при низких токах, стремясь к сублинейной при высоких токах из-за падения эффективности и нагрева. КриваяПрямое напряжение в зависимости от прямого токадемонстрирует экспоненциальную характеристику включения, стабилизируясь в рабочей области. КриваяОтносительная сила света в зависимости от температуры окружающей средыявляется критически важной; она обычно показывает отрицательный температурный коэффициент, означающий, что световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Это подчеркивает важность теплового управления и снижения номинального тока. КриваяСпектральное распределение(описываемая λP и Δλ) покажет форму, подобную гауссовой, с центром около 530нм.

5. Механическая информация и упаковка

Устройство соответствует стандартному форм-фактору SMD светодиода. Спецификация включает подробные чертежи размеров корпуса (все в мм) с общим допуском ±0.10мм. Ключевые механические особенности включают геометрию куполообразной линзы и маркировку катода. Предоставлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного позиционирования во время пайки оплавлением. Полярность четко обозначена на устройстве, обычно выемкой или зеленой точкой на стороне катода, что необходимо соблюдать при сборке для предотвращения обратного подключения.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профили пайки оплавлением

В спецификации приведены два рекомендуемых профиля инфракрасной (ИК) пайки оплавлением: один для стандартных процессов пайки SnPb и один для бессвинцовых (например, SnAgCu) процессов. Оба профиля подчеркивают контролируемый нагрев, достаточную зону предварительного нагрева/выдержки для активации флюса и выравнивания температуры платы, определенное время выше температуры ликвидуса (TAL), пиковую температуру, не превышающую 260°C, и контролируемое охлаждение. Следование этим профилям предотвращает тепловой удар для эпоксидного корпуса и полупроводникового кристалла.

6.2 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге. Если они извлечены из оригинальной влагозащитной упаковки, их следует пропаять оплавлением в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинального пакета они должны храниться в сухой среде (например, в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе). Если они подвергались воздействию окружающей влажности более недели, рекомендуется прогрев при температуре около 60°C в течение 24 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время пайки оплавлением.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Рекомендуется изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить материал эпоксидной линзы, вызвав помутнение или растрескивание.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 1500 штук на 7-дюймовую катушку, компоненты на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте. Лента имеет защитную крышку для герметизации пустых ячеек. Минимальный объем заказа для неполных катушек составляет 500 штук. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA-481-1-A. Сам номер детали LTST-C930TGKT, вероятно, следует внутренней системе кодирования, где 'LTST' может обозначать семейство продуктов, 'C930' — конкретную серию/корпус, 'TG' — указывает на цвет (зеленый) и тип линзы, а 'KT' — возможно, обозначает сортировку или другой вариант.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Критическое соображение:Светодиоды — это устройства с токовым управлением, а не с управлением по напряжению. Наиболее надежный метод работы светодиода — использование источника постоянного тока. В простой схеме с управлением напряжением последовательный токоограничивающий резисторабсолютно обязателен. Спецификация настоятельно рекомендует использовать отдельный резистор для каждого светодиода, когда несколько устройств соединены параллельно (Схема A). Использование одного резистора для нескольких параллельных светодиодов (Схема B) не рекомендуется, потому что небольшие различия в характеристиках прямого напряжения (VF) между отдельными светодиодами вызовут значительный дисбаланс в распределении тока, что приведет к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке светодиода с наименьшим VF.

8.2 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиод подвержен повреждению от электростатического разряда. В среде обращения и сборки должны быть реализованы надлежащие меры контроля ESD: используйте заземленные браслеты и рабочие поверхности, применяйте ионизаторы для нейтрализации статических зарядов, которые могут накапливаться на пластиковой линзе, и убедитесь, что все оборудование правильно заземлено.

8.3 Тепловое управление

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 76мВт), эффективный отвод тепла через контактные площадки на печатной плате важен для поддержания производительности и долговечности светодиода. Кривая снижения номинала (0.25 мА/°C выше 50°C) должна применяться в конструкциях, где ожидается высокая температура окружающей среды вокруг светодиода. Обеспечение достаточной площади меди вокруг паяльных площадок на печатной плате помогает рассеивать тепло.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTST-C930TGKT заключается в сочетании куполообразной линзы и технологии InGaN для зеленого света. По сравнению со светодиодами с плоской линзой, купол обеспечивает более высокую осевую силу света и более контролируемый угол обзора. По сравнению со старыми технологиями, такими как фосфид галлия (GaP) для зеленого цвета, InGaN предлагает значительно более высокую яркость и эффективность. Его совместимость с бессвинцовыми процессами пайки оплавлением делает его подходящим для современного производства электроники, соответствующего требованиям RoHS.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 5В?

О: Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. При типичном VF 3.2В при 20мА, используя закон Ома (R = (Vпитания - Vf) / If), значение резистора будет (5В - 3.2В) / 0.02А = 90 Ом. Подойдет стандартный резистор на 91 или 100 Ом, и его номинальная мощность должна быть не менее I^2 * R = (0.02^2)*90 = 0.036Вт, поэтому резистора на 1/10Вт или 1/8Вт достаточно.

В: Почему сила света указана как диапазон (710-2000мкд)?

О: Это общий разброс спецификации. Фактические произведенные единицы сортируются в более узкие группы (V, W, X, Y). Для обеспечения стабильной яркости в вашей конструкции укажите требуемую группу интенсивности при заказе.

В: Что произойдет, если я превышу абсолютный максимальный постоянный прямой ток 20мА?

О: Работа выше 20мА непрерывно повысит температуру перехода выше безопасных пределов, ускоряя деградацию светового потока (светодиод со временем тускнеет) и потенциально вызывая катастрофический отказ. Всегда проектируйте схему управления так, чтобы ограничивать ток номинальным значением или ниже, особенно при повышенных температурах окружающей среды.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикаторов состояния с 10 равномерно яркими зелеными светодиодами.

1. Проектирование схемы:Используйте стабилизированный источник напряжения (например, 5В). Установитедесять отдельных токоограничивающих резисторов, по одному последовательно с каждым светодиодом. Не используйте один резистор для нескольких светодиодов.

2. Выбор компонентов:Закажите все светодиоды изодной группы по силе света(например, все группы 'W') иодной группы по доминирующей длине волны(например, все группы 'AQ'), чтобы гарантировать равномерную яркость и цвет. Группа по прямому напряжению здесь менее критична, так как каждый светодиод имеет свой собственный резистор.

3. Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемым размерам паяльных площадок из спецификации. Включите небольшой тепловой мостик для соединения с катодными/анодными площадками, если они подключены к большим полигонам меди, чтобы облегчить пайку.

4. Сборка:Следуйте рекомендуемому профилю бессвинцовой ИК пайки оплавлением. Убедитесь, что в зоне сборки есть средства контроля ESD.

5. Результат:Надежная, профессионально выглядящая панель индикаторов с одинаковым цветом и яркостью всех 10 светодиодов.

12. Введение в 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. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию. В стандартном кремниевом диоде эта энергия высвобождается в основном в виде тепла. В полупроводнике с прямой запрещенной зоной, таком как InGaN, значительная часть этой энергии рекомбинации высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Сплавы нитрида индия-галлия (InGaN) позволяют инженерам настраивать эту запрещенную зону для получения света в синей, зеленой и ультрафиолетовой частях спектра. Куполообразная эпоксидная линза, окружающая кристалл, служит для его защиты и формирования светового потока, повышая эффективность извлечения света и определяя угол обзора.

13. Технологические тренды

Область светодиодных технологий, особенно для зеленого излучения, продолжает развиваться. Ключевые тенденции включают:

- Повышение эффективности (люмен на ватт):Текущие исследования в области материаловедения направлены на снижение "падения эффективности" в светодиодах InGaN, особенно для зеленых длин волн, которые исторически были менее эффективными, чем синие или красные.

- Однородность цвета и сортировка:Достижения в эпитаксиальном росте и контроле производства приводят к более узкому внутреннему распределению параметров, уменьшая разброс внутри групп и необходимость в обширной сортировке.

- Миниатюризация:Стремление к более мелкой и плотной электронике продолжает стимулировать создание светодиодов в еще меньших корпусах при сохранении или улучшении светового потока.

- Надежность и срок службы:Улучшения в материалах корпусов, методах крепления кристаллов и технологии люминофоров (для белых светодиодов) увеличивают срок службы и производительность в жестких условиях окружающей среды.