Техническая документация SMD светодиода LTST-C19DKFKT-NB - Оранжевый AlInGaP - 20мА - 50мВт

1. Обзор продукта

Данный документ содержит полные технические характеристики светоизлучающего диода (LED) для поверхностного монтажа (SMD). Устройство использует полупроводниковый чип из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения оранжевого света. Разработанный для автоматизированной сборки печатных плат (PCB), этот светодиод поставляется на стандартной 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что делает его пригодным для серийного производства. Его миниатюрные размеры и надежная конструкция отвечают требованиям приложений с ограниченным пространством и повышенными требованиями к надежности в различных электронных отраслях.

1.1 Особенности

• Соответствует директивам об ограничении использования опасных веществ (RoHS).
• Использует сверхъяркий полупроводниковый чип AlInGaP для высокой световой отдачи.
• Поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, для автоматизированных установочных машин.
• Соответствует стандартным габаритным размерам корпуса по стандарту EIA.
• Входные логические уровни совместимы со стандартными выходами интегральных схем (IC).
• Разработан для совместимости с автоматическим оборудованием для поверхностного монтажа (SMT).
• Выдерживает стандартные профили пайки оплавлением в ИК-печи, используемые в бессвинцовых процессах сборки.

1.2 Области применения

Светодиод предназначен для широкого спектра электронного оборудования, где требуется надежная, компактная индикация или подсветка. Основные области применения включают:

• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния в маршрутизаторах, модемах и телефонных аппаратах.
• Офисная автоматизация:Подсветка клавиатур, кнопок и индикаторов состояния в принтерах и сканерах.
• Бытовая техника:Индикаторы питания, режима работы или функций в бытовых устройствах.
• Промышленное оборудование:Панельные индикаторы для машин и систем управления.
• Микродисплеи и вывески:Слабая подсветка для символических индикаторов или небольших информационных дисплеев.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В следующих разделах представлен детальный анализ предельных рабочих условий и характеристик устройства в заданных условиях. Все параметры и характеристики указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не указано иное.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена при проектировании схемы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):50 мВт. Это максимальная общая мощность (ток * прямое напряжение), которую корпус может рассеять в виде тепла, не превышая максимальную температуру перехода.
• Пиковый прямой ток (I_FP):40 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для управления тепловым нагревом.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный ток для непрерывной работы, обеспечивающий долгосрочную надежность и стабильную светоотдачу.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного смещающего напряжения, превышающего это значение, может вызвать пробой перехода и выход устройства из строя.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для корректной работы.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Диапазон температур для нерабочего хранения без деградации.
• Температура пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, что определяет его совместимость с бессвинцовыми процессами пайки оплавлением.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют типичные характеристики устройства в нормальных рабочих условиях (I_F= 5мА, Ta=25°C).

• Сила света (I_V):от 8.2 до 28.0 милликандел (мкд). Измеряется на оси с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза (фотопической). Широкий диапазон управляется через систему сортировки (бининг).
• Угол обзора (2θ_1/2):50 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого (0°) значения, определяя ширину луча.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Приблизительно 611 нм. Длина волны, на которой спектральная плотность мощности излучаемого света максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 595 до 610 нм. Это единственная длина волны, которую человеческий глаз воспринимает как цвет света, вычисляемая из координат цветности CIE. Это ключевой параметр для спецификации цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 17 нм. Ширина спектра излучения на половине максимальной мощности, указывающая на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.70 до 2.30 В. Падение напряжения на светодиоде при токе 5мА. Этот диапазон также управляется через систему сортировки.
• Обратный ток (I_R):максимум 10 мкА. Небольшой ток утечки, протекающий при приложении максимального обратного напряжения (5В).

3. Объяснение системы сортировки (бининг)

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по напряжению, яркости и цвету для их приложения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Бины определяют диапазон прямого напряжения при испытательном токе 5мА. Это критически важно для проектирования схем ограничения тока, особенно при параллельном соединении нескольких светодиодов, для обеспечения равномерного распределения тока.

• Бин D1: V_F= от 1.7В до 1.9В
• Бин D2: V_F= от 1.9В до 2.1В
• Бин D3: V_F= от 2.1В до 2.3В
• Допуск на бин: ±0.1В

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Бины классифицируют минимальную и максимальную светоотдачу, позволяя выбирать компоненты в соответствии с требованиями к яркости.

• Бин K: I_V= от 8.2 мкд до 11.0 мкд
• Бин L: I_V= от 11.0 мкд до 18.0 мкд
• Бин M: I_V= от 18.0 мкд до 28.0 мкд
• Допуск на бин: ±15%

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (λ_d)

Эта сортировка обеспечивает цветовую стабильность между различными производственными партиями, что жизненно важно для приложений, требующих согласованных цветов.

• Бин N: λ_d= от 595 нм до 600 нм
• Бин P: λ_d= от 600 нм до 605 нм
• Бин Q: λ_d= от 605 нм до 610 нм
• Допуск на бин: ±1 нм

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают представление о поведении устройства в различных условиях. Хотя конкретные кривые приведены в техническом описании, типичные зависимости описаны ниже.

4.1 Вольт-амперная характеристика (I-V)

Прямое напряжение (V_F) демонстрирует логарифмическую зависимость от прямого тока (I_F). Оно увеличивается нелинейно, с более резким ростом при очень низких токах (около напряжения включения) и более линейным увеличением при более высоких токах из-за последовательного сопротивления в чипе и корпусе. Работа светодиода в указанном диапазоне токов обеспечивает стабильное V_Fи оптимальную эффективность.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (сила света) приблизительно пропорционален прямому току в значительном диапазоне. Однако эффективность (люмен на ватт) может снижаться при очень высоких токах из-за усиления тепловых эффектов и "проседания". Типичное рабочее условие 5мА, указанное в техническом описании, выбрано для баланса яркости, эффективности и долговечности.

4.3 Температурная зависимость

Характеристики светодиода чувствительны к температуре. При увеличении температуры перехода:

- Прямое напряжение (V_F) обычно уменьшается.

- Сила света при заданном токе уменьшается.

- Доминирующая длина волны может незначительно смещаться (обычно в сторону более длинных волн для AlInGaP). Правильное управление тепловым режимом в конструкции печатной платы необходимо для поддержания стабильных оптических характеристик в рабочем диапазоне температур.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному корпусу для поверхностного монтажа. Ключевые размерные допуски составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Линза прозрачная с черным колпачком, что повышает контрастность за счет уменьшения отражения рассеянного света и улучшения воспринимаемой яркости оранжевого свечения.

5.2 Рекомендуемый рисунок контактных площадок на печатной плате

Предоставлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяных соединений во время оплавления. Этот рисунок разработан для обеспечения хорошего смачивания припоем, правильного выравнивания и достаточной механической прочности при минимизации перемычек припоя. Следование этой рекомендации критически важно для выхода годных изделий при сборке.

5.3 Определение полярности

Катод обычно маркируется на корпусе устройства, часто обозначается зеленым оттенком на линзе, выемкой или точкой. Правильную полярность необходимо соблюдать при установке для обеспечения корректной работы схемы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры пайки оплавлением в ИК-печи (бессвинцовый процесс)

Устройство сертифицировано для бессвинцовой пайки. Критический параметр - максимальная температура корпуса не должна превышать 260°C в течение максимум 10 секунд. Полный профиль оплавления включает:

- Предварительный нагрев/подъем:Контролируемый подъем температуры для активации флюса и минимизации теплового удара.

- Зона выдержки:Обычно 150-200°C до 120 секунд для выравнивания температуры платы.

- Зона оплавления:Максимальная температура 260°C, с контролем времени выше температуры ликвидуса (TAL).

- Зона охлаждения:Контролируемое снижение температуры для отверждения паяных соединений.

Профили должны разрабатываться на основе конкретной сборки печатной платы в соответствии со стандартами JEDEC и рекомендациями производителя паяльной пасты.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с регулировкой температуры, установленной на максимум 300°C. Время контакта с контактной площадкой должно быть ограничено 3 секундами или менее на соединение, и пайку следует проводить только один раз, чтобы предотвратить тепловое повреждение корпуса светодиода или проводных соединений.

6.3 Хранение и обращение

- Меры предосторожности от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Обращайтесь с ними, используя заземленные браслеты, антистатические коврики и в контролируемых условиях.

- Чувствительность к влаге:Корпус имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 3. Если оригинальный герметичный влагозащитный пакет вскрыт, компоненты должны быть подвергнуты пайке оплавлением в течение одной недели (168 часов) в заводских условиях (≤30°C/60% относительной влажности). Для хранения сверх этого срока необходимо прогреть компоненты при 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой.

- Длительное хранение:Не вскрытые пакеты должны храниться при ≤30°C и ≤90% относительной влажности, рекомендуемый срок хранения - один год с даты производства.

6.4 Очистка

Очистка после пайки, если требуется, должна проводиться с использованием мягких спиртосодержащих растворителей, таких как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Погружение должно осуществляться при комнатной температуре в течение менее одной минуты. Агрессивные или неспецифицированные химикаты могут повредить пластиковую линзу и корпус.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Устройство поставляется в тисненой транспортной ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартная упаковка содержит 4000 штук на катушке. Для количеств менее полной катушки доступна минимальная упаковка в 500 штук. Размеры ленты и катушки соответствуют стандартам ANSI/EIA-481 для обеспечения совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали LTST-C19DKFKT-NB кодирует определенные атрибуты:

- LTST:Идентификатор семейства/серии продуктов.

- C19DKFKT:Внутренний код, определяющий тип корпуса, цвет и характеристики производительности.

- NB:Суффикс, часто указывающий на конкретные комбинации бинов или специальные опции (например, конкретные бины V_F/I_V/λ_d). Точные коды бинов для этого суффикса следует уточнять у поставщика.

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Ограничение тока

Светодиод - это устройство, управляемое током. Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз технического описания (или выбранного бина), чтобы гарантировать, что ток не превысит максимальный номинал даже при колебаниях напряжения питания и допусках компонентов.

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала, эффективный отвод тепла через медные площадки на печатной плате улучшает долговечность и поддерживает стабильную светоотдачу. Используйте достаточную площадь меди, соединенную с тепловыми площадками, и рассмотрите возможность использования тепловых переходных отверстий на внутренние или нижние слои для улучшения распределения тепла, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе, близкой к максимальному току.

8.3 Оптическая конструкция

Угол обзора 50 градусов обеспечивает широкий луч. Для приложений, требующих более сфокусированного луча, могут использоваться вторичная оптика (линзы). Черный колпачок уменьшает боковые блики, что делает светодиод подходящим для индикаторов на передней панели, где необходимо минимизировать видимость вне оси.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Этот оранжевый светодиод AlInGaP предлагает явные преимущества по сравнению с другими технологиями:

- По сравнению с традиционными GaAsP/GaP:AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу и яркость при том же токе, что приводит к более низкому энергопотреблению при заданной светоотдаче или большей заметности.

- По сравнению со светодиодами с люминофорным преобразованием:Прямоизлучающие светодиоды AlInGaP обычно имеют более узкую спектральную полосу (≈17 нм), предлагая более насыщенный и чистый оранжевый цвет по сравнению с более широкими спектрами от люминофорно-преобразованных белых светодиодов, отфильтрованных для получения оранжевого цвета.

- По сравнению с другими размерами корпусов:Стандартизированный корпус EIA обеспечивает широкую совместимость с отраслевыми стандартами посадочных мест на печатных платах и насадками для установочных машин, снижая сложность проектирования и сборки.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от логического выхода 3.3В или 5В?

О: Нет, напрямую без токоограничивающего резистора нельзя. Прямое напряжение составляет ~1.8В, поэтому прямое подключение к 3.3В или 5В вызовет чрезмерный ток и разрушит светодиод. Всегда рассчитывайте и используйте соответствующий последовательный резистор.

В2: Почему такой широкий диапазон силы света (от 8.2 до 28.0 мкд)?

О: Это связано с естественными вариациями в производстве полупроводников. Система сортировки (K, L, M) позволяет выбрать требуемый класс яркости для вашего приложения, обеспечивая стабильность в рамках производственной партии.

В3: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_P) - это физический пик спектра света. Доминирующая длина волны (λ_d) вычисляется из координат цветности CIE и представляет собой единственную длину волны, которую человеческий глаз воспринимает как цвет. λ_dявляется более релевантным параметром для спецификации и согласования цвета.

В4: Сколько раз можно проводить пайку оплавлением этого светодиода?

О: В техническом описании указано, что условие пайки (260°C в течение 10 сек) может быть применено максимум два раза. Это учитывает потенциальный ремонт. Рекомендуется минимизировать количество циклов оплавления.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для сетевого коммутатора.

Светодиод будет указывать "Связь активна" на каждом порту. В конструкции используется шина питания 3.3В.

1. Выбор тока:Выберите I_F= 5мА для достаточной яркости и долгого срока службы.

2. Расчет резистора:Принимая консервативное значение V_F2.3В (максимум из технического описания), R = (3.3В - 2.3В) / 0.005А = 200 Ом. Стандартный резистор 220 Ом обеспечит I_F≈ (3.3-1.8)/220 ≈ 6.8мА, что все еще безопасно и обеспечивает хорошую яркость.

3. Сортировка (бининг):Для единообразного внешнего вида всех портов на панели укажите узкий бин по доминирующей длине волны (например, бин P: 600-605 нм) и согласованный бин по силе света (например, бин L: 11-18 мкд).

4. Разводка печатной платы:Используйте рекомендуемый рисунок контактных площадок. Подключите катодную площадку к немного большей медной области для незначительного отвода тепла.

5. Сборка:Следуйте рекомендациям по профилю оплавления. Убедитесь, что плата прогрета, если светодиоды находились вне условий MSL 3 дольше допустимого срока.

12. Принцип работы

Этот светодиод работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активная область состоит из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее напряжение включения перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Здесь они рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов. Удельная ширина запрещенной зоны сплава AlInGaP определяет длину волны (цвет) излучаемого света, который в данном случае находится в оранжевом спектре (≈605 нм доминирующей длины волны). Эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового чипа, обеспечения механической стабильности и формирования диаграммы направленности излучаемого света.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, подобных этому, является частью более широких тенденций в оптоэлектронике:

- Повышение эффективности:Постоянные исследования в области материаловедения направлены на улучшение внутренней квантовой эффективности и эффективности извлечения света для AlInGaP и других сложных полупроводников, что приводит к увеличению люмен на ватт.

- Миниатюризация:Стремление к более мелкой и плотной электронике продолжает уменьшать размеры корпусов (например, с посадочных мест 0603 на 0402 метрических), сохраняя или улучшая оптические характеристики.

- Интеграция:Тенденции включают интеграцию нескольких светодиодных чипов (RGB) в один корпус для смешения цветов или объединение управляющих микросхем со светодиодами для "интеллектуальных" решений освещения.

- Надежность и стандартизация:Акцент на строгих стандартах качества, более длительных сроках службы и стандартизированных методах испытаний и метриках производительности (например, TM-21 для прогнозирования срока службы) для удовлетворения требований автомобильной, промышленной и профессиональной светотехники.