Техническая документация на SMD светодиод LTST-E142TGKEKT - Корпус 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 2.8-3.8В/1.7-2.5В - Мощность 76мВт/75мВт - Зеленый/Красный

1. Обзор изделия

В данном документе подробно описаны характеристики светодиодного компонента для поверхностного монтажа, предназначенного для автоматизированной сборки печатных плат. Устройство особенно подходит для применений с ограниченным пространством в широком спектре электронного оборудования. Его миниатюрные размеры и совместимость с современными производственными процессами делают его универсальным выбором для индикации и подсветки.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества компонента включают соответствие директивам RoHS, упаковку в стандартную для отрасли 8-мм ленту на 7-дюймовых катушках для автоматизированного монтажа и полную совместимость с процессами инфракрасной пайки оплавлением. Он предварительно кондиционирован по стандартам чувствительности к влажности JEDEC Level 3, что обеспечивает надежность во время сборки.

Области применения разнообразны: телекоммуникации, офисная автоматизация, бытовая техника и промышленное оборудование. Конкретные применения включают индикаторы состояния, сигнальные и символьные светильники, а также подсветку передних панелей, где требуется надежное и компактное освещение.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В этом разделе представлен детальный разбор электрических, оптических и тепловых характеристик устройства. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях или при их превышении не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (P_d):76 мВт (зеленый), 75 мВт (красный). Это максимальная мощность, которую светодиод может рассеивать непрерывно.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА для обоих цветов. Это допустимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА (зеленый), 30 мА (красный). Это рекомендуемый максимальный постоянный прямой ток для надежной работы.
• Температурный диапазон:Диапазон рабочих и температур хранения составляет от -40°C до +100°C.

2.2 Тепловые характеристики

Понимание тепловых характеристик критически важно для надежности и долговечности.

• Максимальная температура перехода (T_j):115°C для обоих цветов. Полупроводниковый переход не должен превышать эту температуру.
• Тепловое сопротивление, переход-окружающая среда (R_θJA):Типичные значения составляют 145 °C/Вт (зеленый) и 155 °C/Вт (красный). Этот параметр показывает, насколько эффективно тепло отводится от перехода светодиода в окружающий воздух. Более низкое значение означает лучший теплоотвод.

2.3 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности в стандартных условиях испытаний (I_F= 20мА).

• Сила света (I_V):Зеленый: 710-1540 мкд (мин-макс). Красный: 140-420 мкд (мин-макс). Измерено с фильтром, приближенным к фотопической чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 120 градусов для зеленого светодиода. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Типично 523 нм (зеленый), 630 нм (красный).
• Доминирующая длина волны (λ_d):Зеленый: 515-530 нм. Красный: 619-629 нм. Это определяет воспринимаемый цвет с допуском ±1 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Типично 25 нм (зеленый), 15 нм (красный). Указывает на спектральную чистоту излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):Зеленый: 2.8-3.8 В. Красный: 1.7-2.5 В. Допуск ±0.1В. Это падение напряжения на светодиоде при токе 20мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R= 5В. Устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот параметр приведен только для справки при инфракрасном тестировании.

3. Объяснение системы сортировки

Устройства сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых оптических параметров для обеспечения согласованности цвета и яркости в пределах производственной партии.

3.1 Сортировка по силе света (I_V)

Светодиоды классифицируются по измеренной силе света при 20мА.

Группы для зеленого светодиода:

• V1: 710 - 910 мкд
• V2: 910 - 1185 мкд
• W1: 1185 - 1540 мкд

Допуск внутри каждой группы составляет ±11%.

Группы для красного светодиода:

• R2: 140 - 185 мкд
• S1: 185 - 240 мкд
• S2: 240 - 315 мкд
• T1: 315 - 420 мкд

Допуск внутри каждой группы составляет ±11%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (λ_d)

Для зеленого светодиода устройства также сортируются по доминирующей длине волны для контроля согласованности цвета.

Группы по длине волны для зеленого светодиода:

• AP: 515 - 520 нм
• AQ: 520 - 525 нм
• AR: 525 - 530 нм

Допуск для каждой группы по длине волны составляет ±1 нм.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 5 для угла обзора), их типичная интерпретация крайне важна для проектирования.

4.1 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая)

Зависимость является экспоненциальной. Для зеленого светодиода V_Fобычно находится в диапазоне от ~2.8В до 3.8В при 20мА. Для красного светодиода V_Fниже, в диапазоне от ~1.7В до 2.5В при 20мА. Конструкторы должны использовать соответствующие токоограничивающие резисторы или драйверы, исходя из напряжения питания и конкретного значения V_Fдля используемой группы светодиодов.

4.2 Сила света в зависимости от прямого тока

Сила света обычно увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. Работа выше рекомендуемого постоянного прямого тока (20мА/30мА) может привести к ускоренной деградации светового потока, сдвигу цвета и сокращению срока службы из-за чрезмерного нагрева и плотности тока.

4.3 Температурные характеристики

Характеристики светодиода зависят от температуры. Как правило, прямое напряжение (V_F) уменьшается с ростом температуры перехода. Что еще более важно, сила света уменьшается при повышении температуры. Эффективный тепловой менеджмент (через разводку печатной платы, площадь меди и т.д.) необходим для поддержания стабильного светового потока и долговечности, особенно при работе вблизи максимальных значений.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Ключевые размеры (в миллиметрах, допуск ±0.2 мм, если не указано иное) определяют его занимаемую площадь: длина, ширина и высота. Конкретное назначение выводов: выводы 2 и 3 предназначены для зеленого светодиодного кристалла (InGaN), а выводы 1 и 4 — для красного светодиодного кристалла (AlInGaP). Линза прозрачная.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для монтажа на печатную плату

Предоставлен дизайн посадочного места для обеспечения качественной пайки и механической стабильности. Следование этому рекомендуемому посадочному месту способствует формированию хорошего паяного соединения во время оплавления, предотвращает эффект "гробового камня" и помогает в отводе тепла от корпуса светодиода к печатной плате.

5.3 Определение полярности

Правильная ориентация жизненно важна. В техническом описании указано назначение выводов (Зеленый: выводы 2,3; Красный: выводы 1,4). Шелкография и посадочное место на печатной плате должны четко указывать расположение катода/анода или вывода 1, чтобы предотвратить ошибки сборки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры инфракрасной пайки оплавлением

Компонент совместим с бессвинцовыми (Pb-free) процессами ИК-пайки оплавлением. Приведена ссылка на рекомендуемый профиль, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:Максимум 150-200°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время при пиковой температуре:Максимум 10 секунд (максимум два цикла оплавления).

Профили должны быть охарактеризованы для конкретной сборки печатной платы.

6.2 Ручная пайка (паяльником)

Если необходима ручная пайка, требуется особая осторожность:

• Температура жала паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.
• Ограничение:Только один цикл пайки для предотвращения теплового повреждения.

6.3 Условия хранения

Чувствительность к влажности является критическим фактором (JEDEC Level 3).

• Запечатанный пакет:Хранить при ≤30°C и ≤70% относительной влажности. Использовать в течение одного года с даты запечатывания пакета.
• После вскрытия пакета:Хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Рекомендуется завершить ИК-пайку оплавлением в течение 168 часов (7 дней).
• Длительное хранение (вскрытое):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Просушка (прокаливание):Если воздействие превышает 168 часов, перед пайкой необходимо прокалить при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после сборки, используйте только указанные растворители. Погрузите светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Не используйте не указанные химические вещества.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Компонент поставляется в формованной несущей ленте для автоматизированных установочных машин.

• Ширина ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов (178 мм).
• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарт упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Пустые ячейки запечатаны покровной лентой.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиод требует токоограничивающего механизма. Самый простой метод — последовательный резистор. Значение резистора (R_s) рассчитывается как: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F. Для консервативного проектирования используйте максимальное значение V_Fиз технического описания, чтобы гарантировать, что I_Fне превысит пределы даже с учетом допусков компонентов. Для двухцветного устройства необходимо независимое управление током для каждого цветового канала при смешанном или попеременном режиме работы.

8.2 Особенности проектирования и меры предосторожности

• Управление током:Всегда запитывайте от источника стабильного тока или используйте последовательный резистор. Никогда не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловой менеджмент:Максимизируйте площадь меди, подключенную к контактным площадкам светодиода на печатной плате, чтобы она действовала как радиатор, особенно для групп с высокой яркостью или при непрерывной работе.
• Защита от ЭСР:Хотя явно не указано как чувствительное, обращение с соблюдением мер предосторожности от электростатического разряда является хорошей практикой для всех полупроводниковых приборов.
• Обратное напряжение:Устройство не предназначено для работы в обратном смещении. Обеспечьте правильную полярность в схеме.
• Область применения:Компонент предназначен для стандартного электронного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности (например, авиация, медицина, системы безопасности), необходимы специальная квалификация и консультации.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Этот двухцветный SMD светодиод предлагает компактное решение в одном корпусе для применений, требующих двух различных цветов индикации (зеленый и красный), экономя место на печатной плате по сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов. Использование InGaN для зеленого и AlInGaP для красного обеспечивает эффективные, насыщенные цвета. Его совместимость с массовой автоматизированной сборкой методом ИК-оплавления отличает его от светодиодов, требующих ручной или волновой пайки. Детальная структура сортировки позволяет конструкторам выбирать уровень согласованности, соответствующий их целям по стоимости и производительности.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Можно ли одновременно запитывать зеленый и красный светодиоды на полном токе?

Нет, не от одних и тех же выводов. Зеленый и красный кристаллы электрически разделены, подключены к разным парам выводов (2,3 для зеленого; 1,4 для красного). Они должны запитываться независимыми источниками тока или через отдельные последовательные резисторы. Нельзя превышать общую рассеиваемую мощность для корпуса, что потребует учета суммарного тепла от обоих кристаллов при одновременной работе.

10.2 Почему прямое напряжение разное для зеленого и красного светодиодов?

Прямое напряжение является фундаментальным свойством ширины запрещенной зоны полупроводникового материала. Зеленый свет от InGaN имеет более высокую энергию фотона (более короткую длину волны), чем красный свет от AlInGaP, что коррелирует с большей шириной запрещенной зоны полупроводника. Большая ширина запрещенной зоны обычно приводит к более высокому прямому напряжению, что объясняет более высокий диапазон V_Fдля зеленого светодиода (2.8-3.8В) по сравнению с красным (1.7-2.5В).

10.3 Что означает "Предварительная кондиционирование по уровню JEDEC 3"?

Это означает, что компонент классифицирован как уровень чувствительности к влажности (MSL) 3 в соответствии со стандартами JEDEC. Это указывает на то, что устройство может находиться в условиях производственного цеха (≤30°C/60% относительной влажности) до 168 часов (7 дней) после вскрытия влагозащитного пакета без необходимости предварительной просушки перед пайкой оплавлением. Превышение этого времени требует процедуры прокаливания, описанной в разделе о хранении.

10.4 Как интерпретировать коды сортировки по силе света (V1, W1, R2, T1 и т.д.)?

Это произвольные метки, присвоенные определенным диапазонам измеренного светового потока. Например, зеленый светодиод из группы "W1" будет иметь силу света от 1185 до 1540 мкд при токе 20мА. Заказ конкретного кода группы гарантирует получение светодиодов с яркостью в пределах этого определенного диапазона, обеспечивая согласованность внешнего вида вашего изделия.

11. Практический пример проектирования и применения

Сценарий: Двухстатусный индикатор для сетевого маршрутизатора
Конструктору нужен один компонент для отображения "Питание/Активность" (зеленый) и "Неисправность/Тревога" (красный) на передней панели маршрутизатора. Использование LTST-E142TGKEKT экономит место. Выходы GPIO микроконтроллера управляют каждым цветом через отдельные токоограничивающие резисторы. Зеленый светодиод (управляется с вывода 2, вывод 3 на землю) указывает на нормальную работу постоянным или мигающим светом. Красный светодиод (управляется с вывода 1, вывод 4 на землю) загорается при системной ошибке. Угол обзора 120 градусов обеспечивает видимость с широкого диапазона. Конструктор выбирает группу средней яркости (например, V2 для зеленого, S1 для красного) для достаточной яркости без чрезмерного энергопотребления. Разводка печатной платы соответствует рекомендуемому дизайну контактных площадок и включает в себя достаточную тепловую развязку, подключенную к земляной плоскости.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-типа материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала в активной области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется энергией запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов. В этом компоненте нитрид индия-галлия (InGaN) используется для зеленого излучателя, а фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) — для красного излучателя, каждый выбран за свою эффективность и цветовые характеристики в соответствующих спектральных областях.

13. Тенденции развития технологий

Область SMD светодиодов продолжает развиваться в направлении повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения цветопередачи и дальнейшей миниатюризации. Наблюдается тенденция к интеграции нескольких цветных кристаллов (RGB, RGBW) в один корпус для настраиваемого белого или полноцветного применения. Кроме того, достижения в области материалов корпусирования и методов теплового менеджмента расширяют границы плотности мощности и надежности, позволяя использовать SMD светодиоды во все более требовательных областях, включая автомобильное освещение и специализированные промышленные индикаторы. Стремление к устойчивому развитию также подчеркивает важность материалов и процессов с меньшим воздействием на окружающую среду.