Техническая документация на SMD светодиод LTST-C191TGKT-2A - Прозрачная линза - InGaN зеленый - Высота 0.55мм - 10мА DC - 38мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики миниатюрного поверхностно-монтируемого светодиода, предназначенного для автоматизированной сборки печатных плат и применений, где критически важен размер. Устройство представляет собой ультратонкий, сверхъяркий светодиод, использующий полупроводниковый кристалл InGaN (нитрид индия-галлия) для излучения зеленого света. Его компактные размеры и совместимость с современными производственными процессами делают его универсальным компонентом для широкого спектра электронного оборудования.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого светодиода включают исключительно малую высоту в 0.55 мм, что позволяет интегрировать его в ультратонкие устройства. Он обеспечивает высокую силу света благодаря кристаллу InGaN. Компонент полностью соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Он поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на 7-дюймовые катушки, что соответствует стандартам EIA и обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Кроме того, он рассчитан на пайку оплавлением в инфракрасной печи, что является стандартом для линий сборки поверхностного монтажа (SMT).

Области применения широки и включают телекоммуникационное оборудование, устройства офисной автоматизации, бытовую технику и промышленное оборудование. Конкретные примеры использования: подсветка клавиатур и кнопок, индикаторы состояния, микро-дисплеи и различные приложения для сигнальной или символьной индикации.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация электрических, оптических и тепловых характеристик, указанных в техническом описании. Понимание этих параметров имеет решающее значение для надежного проектирования схем и обеспечения долгосрочной производительности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):38 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 и ускоренной деградацией.
• Постоянный прямой ток (IF):10 мА. Максимальный постоянный прямой ток, который можно подавать.
• Пиковый прямой ток:40 мА. Это допустимо только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Это позволяет кратковременно получать более высокую яркость без теплового повреждения.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод гарантированно работает корректно.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +100°C. Диапазон температур для хранения устройства без подачи питания.
• Условия инфракрасной пайки:260°C в течение 10 секунд. Этот параметр определяет пиковую температуру и временной профиль, которые светодиод может выдержать во время пайки оплавлением, что критически важно для процессов сборки с использованием бессвинцовых припоев.

2.2 Электрооптические характеристики при Ta=25°C

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний. Конструкторы должны использовать эти значения для расчетов схем.

• Сила света (Iv):Диапазон от 11.2 мкд (минимум) до 112.0 мкд (максимум) при прямом токе (IF) 2 мА. Широкий диапазон регулируется системой сортировки (см. раздел 3). Этот параметр измеряет воспринимаемую человеческим глазом яркость.
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на оси. Угол 130 градусов указывает на широкую диаграмму направленности, что подходит для применений, где свет должен быть виден под разными углами.
• Пиковая длина волны излучения (λP):530 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения светодиода максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):от 525.0 нм до 545.0 нм (при IF=2мА). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет (зеленый). Она определяется по диаграмме цветности CIE и отличается от пиковой длины волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):35 нм. Этот параметр указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света, измеренную как ширина на половине максимальной интенсивности.
• Прямое напряжение (VF):от 2.30 В до 3.30 В (при IF=2 мА). Падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Этот диапазон также подлежит сортировке.
• Обратный ток (IR):10 мкА (максимум) при обратном напряжении (VR) 5В. Устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот тест предназначен только для проверки качества. Применение обратного напряжения в схеме должно быть исключено, как правило, путем обеспечения правильной полярности или использования защитных цепей.

2.3 Тепловые аспекты

Хотя явно не представлены графики, управление тепловым режимом выводится из номинала рассеиваемой мощности и диапазона рабочих температур. Низкий номинал Pd в 38 мВт подчеркивает, что это маломощное устройство. Однако в компоновках с высокой плотностью или в закрытых пространствах рекомендуется обеспечить адекватный теплоотвод через контактные площадки печатной платы, чтобы поддерживать температуру перехода в безопасных пределах, сохраняя световой поток и срок службы.

3. Объяснение системы сортировки (бининг)

Для обеспечения стабильного цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бина) на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбрать конкретный класс производительности для своего приложения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

Светодиоды классифицируются по падению прямого напряжения при 2 мА. Бины варьируются от D4 (2.30В - 2.50В) до D8 (3.10В - 3.30В) с допуском ±0.1В на бин. Выбор узкого бина Vf может помочь обеспечить равномерную яркость, когда несколько светодиодов питаются параллельно от источника постоянного напряжения.

3.2 Сортировка по силе света (Iv)

Эта сортировка контролирует выходную яркость. Бины варьируются от L (11.2 - 18.0 мкд) до Q (71.0 - 112.0 мкд), измеренные при 2 мА, с допуском ±15% на бин. Приложения, требующие определенных уровней яркости, такие как индикаторы с заданными классами светимости, будут указывать бин Iv.

3.3 Сортировка по оттенку (доминирующая длина волны)

Это обеспечивает постоянство цвета. Бины доминирующей длины волны для этого зеленого светодиода: AQ (525.0 - 530.0 нм), AR (530.0 - 535.0 нм), AS (535.0 - 540.0 нм) и AT (540.0 - 545.0 нм) с допуском ±1 нм. Для приложений, где критически важно точное соответствие цвета (например, многоцветные дисплеи или светофоры), указание узкого бина оттенка является обязательным.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типовые характеристикические кривые. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в предоставленном тексте, их стандартная интерпретация имеет решающее значение для проектирования.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (I-V кривая)

Эта кривая показывает нелинейную зависимость между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нем. Она имеет экспоненциальный характер. Типичное значение VF (например, ~2.8В при 2мА) - это точка на этой кривой. Конструкторы используют эту кривую для определения необходимого значения токоограничивающего резистора для заданного напряжения питания. Питание светодиода от источника постоянного тока, как правило, предпочтительнее, чем от источника постоянного напряжения с последовательным резистором, так как это обеспечивает более стабильную яркость и лучшую устойчивость к вариациям Vf.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Этот график обычно показывает, что сила света увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. При более высоких токах эффективность может снижаться из-за увеличения тепловыделения. Номинальный постоянный ток 10 мА представляет собой точку, где достигается хороший баланс между яркостью и надежностью. Работа вблизи абсолютного максимального тока сократит срок службы.

4.3 Спектральное распределение

График спектрального распределения показывал бы интенсивность в зависимости от длины волны, с центром вокруг пика 530 нм и полушириной 35 нм. Эта информация жизненно важна для приложений, чувствительных к определенным длинам волн, таких как оптические датчики или системы с цветными фильтрами.

4.4 Температурная зависимость

Хотя явно не детализирована, производительность светодиода зависит от температуры. Как правило, прямое напряжение уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент), а световой выход также уменьшается. Для прецизионных применений эти эффекты необходимо учитывать, особенно если светодиод работает в изменяющихся тепловых условиях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и полярность

Светодиод имеет ультратонкий профиль с высотой 0.55 мм. Габаритные размеры корпуса приведены в техническом описании со стандартным допуском ±0.1 мм. Линза прозрачная. Катод обычно обозначается маркировкой на корпусе, такой как выемка, зеленая точка или срезанный угол. Правильная идентификация полярности обязательна во время сборки для предотвращения повреждения от обратного смещения.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате

Предоставляется рекомендация по рисунку контактных площадок (посадочному месту) для обеспечения надежной пайки и механической стабильности. Соблюдение этого проекта критически важно для получения правильных паяльных фасок, управления тепловым рассеиванием и предотвращения "эффекта надгробия" (когда один конец компонента приподнимается во время оплавления). Конфигурация площадок также помогает выравнивать компонент во время автоматической установки.

6. Руководство по пайке, монтажу и обращению

6.1 Рекомендации по процессу пайки

Светодиод совместим с инфракрасной пайкой оплавлением. Предоставляется рекомендуемый профиль для бессвинцовых процессов с ключевыми параметрами:

• Предварительный нагрев:150-200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для постепенного нагрева платы и компонентов.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (на пике):Максимум 10 секунд. Профиль должен соответствовать стандартам JEDEC для обеспечения надежности.

Ручная пайка паяльником возможна, но должна контролироваться: температура ≤300°C и время ≤3 секунды только для одной операции. Чрезмерный нагрев от паяльника может легко повредить светодиод или его эпоксидную линзу.

6.2 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только указанные растворители. В техническом описании рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные или агрессивные химикаты могут повредить материал корпуса или оптическую линзу.

6.3 Хранение и чувствительность к влажности

Светодиоды чувствительны к влаге. Когда герметичный влагозащитный пакет (с осушителем) не вскрыт, их следует хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия оригинальной упаковки условия хранения не должны превышать 30°C / 60% RH. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, должны пройти пайку оплавлением в течение 672 часов (28 дней, уровень MSL2a). Если они хранятся дольше вне оригинального пакета, их необходимо прогреть при температуре примерно 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой, чтобы удалить поглощенную влагу и предотвратить "эффект попкорна" (растрескивание корпуса из-за давления пара во время оплавления).

6.4 Меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР)

Этот светодиод подвержен повреждению от электростатического разряда (ЭСР) и электрических перенапряжений. Рекомендуется обращаться с устройством с использованием заземленного браслета или антистатических перчаток. Все оборудование для обработки, рабочие места и машины должны быть правильно заземлены для предотвращения накопления статического электричества.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Светодиоды поставляются в рельефной транспортной ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке - 5000 штук. Ширина ленты - 8 мм. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Существуют рекомендации по минимальному количеству упаковки для остатков и максимальному количеству последовательно отсутствующих компонентов в ленте.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления - последовательный токоограничивающий резистор. Значение резистора (R) рассчитывается как: R = (V_питания - VF_светодиода) / I_желаемый. Например, при питании 5В, типичном VF 2.8В и желаемом токе 5мА: R = (5 - 2.8) / 0.005 = 440 Ом. Подошел бы стандартный резистор 470 Ом. Для лучшей стабильности яркости при изменении температуры и напряжения питания рекомендуется простой источник постоянного тока на транзисторе или специализированной микросхеме драйвера светодиодов, особенно для нескольких светодиодов или критичных к яркости применений.

8.2 Рекомендации по проектированию

• Управление током:Всегда управляйте контролируемым током, а не напрямую фиксированным напряжением. Используйте абсолютные максимальные параметры как пределы, а не цели.
• Тепловое управление:Убедитесь, что разводка печатной платы обеспечивает достаточную площадь меди для контактных площадок светодиода, чтобы они действовали как радиатор, особенно при работе вблизи максимального тока.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает хорошую видимость вне оси. Для сфокусированного света могут потребоваться внешние линзы или световоды.
• Защита от обратного напряжения:Если существует вероятность подачи обратного напряжения (например, в цепях переменного тока или с индуктивными нагрузками), необходим защитный диод, включенный параллельно светодиоду (катод к аноду).

8.3 Ограничения по применению

В техническом описании содержится предупреждение о том, что эти светодиоды предназначены для обычного электронного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицинские устройства, критические системы безопасности), требуется консультация с производителем перед внедрением. Это стандартная оговорка для компонентов коммерческого класса.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старой технологией, такой как зеленые светодиоды на основе AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), этот зеленый светодиод на основе InGaN обычно обеспечивает более высокую световую отдачу и лучшую стабильность характеристик. Высота 0.55 мм является ключевым отличием на рынке, позволяя создавать конструкции тоньше, чем при использовании стандартных светодиодов высотой 0.6 мм или 0.8 мм. Его совместимость со стандартной пайкой оплавлением и упаковкой на ленте и катушке соответствует основным, экономически эффективным методам сборки SMT, в отличие от некоторых нишевых светодиодов, которые могут требовать специального обращения.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λP) - это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λd) - это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое наилучшим образом представляет цвет, который мы видим. Для монохроматического зеленого светодиода они часто близки, но не идентичны.

10.2 Можно ли питать этот светодиод током 20мА для большей яркости?

Нет. Абсолютный максимальный параметр для постоянного прямого тока составляет 10 мА. Работа при 20 мА превысит этот параметр, что приведет к чрезмерному нагреву, быстрой деградации светового потока и потенциальному катастрофическому отказу. Для более высокой яркости выберите светодиод из бинов с более высоким Iv (например, бин Q) или выберите продукт, рассчитанный на более высокий ток.

10.3 Почему важна сортировка (бининг)?

Производственные вариации вызывают различия в Vf, Iv и цвете между отдельными светодиодами. Сортировка распределяет их по группам с жестко контролируемыми параметрами. Для продукта, использующего несколько светодиодов (например, массив подсветки), использование светодиодов из одного бина обеспечивает равномерную яркость и цвет, что критически важно для эстетического и функционального качества.

10.4 Как интерпретировать параметр "Условия инфракрасной пайки"?

Это означает, что светодиод может выдержать профиль пайки оплавлением, при котором температура корпуса компонента достигает пика 260°C в течение до 10 секунд. Это стандартное требование для бессвинцовых паяльных паст, которые имеют более высокие температуры плавления, чем традиционный оловянно-свинцовый припой.

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Подсветка клавиатуры мобильного устройства

В клавиатуре мобильного телефона несколько светодиодов часто размещаются под панелью световода. Использование светодиодов из одного бина Iv и оттенка (например, бин N для интенсивности, бин AR для цвета) гарантирует, что каждая клавиша равномерно подсвечена одним и тем же цветовым тоном. Высота 0.55 мм здесь критически важна для размещения в ультратонком корпусе. Они будут питаться параллельно с индивидуальными последовательными резисторами или от специализированной микросхемы драйвера подсветки, обеспечивающей постоянный ток.

11.2 Индикатор состояния на сетевом маршрутизаторе

Один светодиод может использоваться для индикации питания, сетевой активности или состояния ошибки. Широкий угол обзора 130 градусов позволяет видеть состояние практически с любого направления в комнате. Достаточно простой схемы с выводом GPIO микроконтроллера, последовательным резистором (например, 330 Ом для 5 мА от источника 3.3 В) и светодиодом. Программное обеспечение может управлять режимами мигания.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод является полупроводниковым фотонным устройством. Он основан на гетероструктуре InGaN. При подаче прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводникового кристалла. Они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света - в данном случае зеленый. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует диаграмму направленности светового потока.

13. Тенденции развития технологий

Разработка материалов InGaN стала прорывом для достижения высокоэффективных зеленых и синих светодиодов, что позволило создать белые светодиоды (посредством преобразования люминофором) и полноцветные дисплеи. Текущие тенденции в SMD светодиодах продолжают двигаться в сторону более высокой эффективности (больше светового потока на ватт), более низкого теплового сопротивления для лучшего управления мощностью и еще меньших размеров корпусов. Также уделяется внимание улучшению цветопередачи и постоянства для осветительных применений. Стремление к миниатюризации в потребительской электронике подталкивает к созданию корпусов с меньшей высотой и площадью, что иллюстрируется этим компонентом высотой 0.55 мм.