Техническая документация на SMD светодиод LTST-B680VEKT - AlInGaP красный - 20мА - 710-1400мкд

1. Обзор продукта

Данный документ содержит полные технические характеристики светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент предназначен для автоматизированной сборки на печатных платах (ПП) и отличается миниатюрными размерами, подходящими для применений с ограниченным пространством. Светодиод использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения красного свечения. Его конструкция совместима со стандартными процессами групповой пайки оплавлением, что делает его идеальным для крупносерийного производства.

1.1 Ключевые особенности

• Соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Поставляется на 8-мм перфорированной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, для автоматических установочных машин.
• Стандартный корпус в соответствии с EIA (Альянс электронной промышленности).
• Вход совместим с логическими уровнями интегральных схем (ИС).
• Предназначен для совместимости с профилями инфракрасной пайки оплавлением.
• Предварительно кондиционирован до уровня чувствительности к влажности MSL 3 по стандарту JEDEC.

1.2 Области применения

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

• Телекоммуникационные устройства (например, беспроводные телефоны, сотовые телефоны).
• Офисная техника (например, ноутбуки, сетевые системы).
• Бытовая техника и потребительская электроника.
• Панели промышленной автоматики и контрольно-измерительных приборов.
• Внутренние вывески и дисплеи.

2. Габаритные размеры и механические данные

Светодиод выполнен в стандартном SMD-корпусе. Линза прозрачная. Ключевые размеры включают длину, ширину и высоту с общим допуском ±0,2 мм, если не указано иное на подробном чертеже. Полярность обозначена маркировкой катода на корпусе. Приведена рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате для инфракрасной или паровой пайки оплавлением, обеспечивающая правильное формирование паяного соединения и тепловой режим.

3. Подробный анализ технических характеристик

3.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению компонента. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):130 мВт при Ta=25°C.
• Пиковый прямой ток (I_F(пик)):100 мА (импульсный, скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):50 мА постоянного тока.
• Обратное напряжение (V_R):5 В.Примечание: Компонент не предназначен для работы в режиме обратного смещения; данный параметр указан в основном для условий тестирования.
• Диапазон рабочих температур (T_раб):от -40°C до +100°C.
• Диапазон температур хранения (T_хр):от -40°C до +100°C.

3.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры, измеренные при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и прямом токе (I_F) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимальных 710 мкд до максимальных 1400 мкд. Измеряется с использованием датчика с фильтром, аппроксимирующим кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света составляет половину значения, измеренного на центральной оси.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Между 617,0 нм и 630,0 нм, определяет воспринимаемый красный цвет. Допуск ±1 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 15 нм (тип.), указывает на спектральную чистоту излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):Между 1,8 В и 2,6 В при токе 20 мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении 5 В.

4. Объяснение системы сортировки (бининг)

Для обеспечения стабильности в применении светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по напряжению или яркости для их схемы.

4.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Сортировка при I_F= 20 мА. Допуск каждого бина составляет ±0,1 В.

• Бин D2: V_F= от 1,8В до 2,0В
• Бин D3: V_F= от 2,0В до 2,2В
• Бин D4: V_F= от 2,2В до 2,4В
• Бин D5: V_F= от 2,4В до 2,6В

4.2 Сортировка по силе света (I_V)

Сортировка при I_F= 20 мА. Допуск каждого бина составляет ±11%.

• Бин V1: I_V= от 710 мкд до 900 мкд
• Бин V2: I_V= от 900 мкд до 1120 мкд
• Бин W1: I_V= от 1120 мкд до 1400 мкд

5. Анализ характеристических кривых

Типичные характеристические кривые иллюстрируют взаимосвязь между различными параметрами. Они необходимы для понимания поведения компонента в различных рабочих условиях.

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Показывает экспоненциальную зависимость, что крайне важно для проектирования токоограничивающих цепей.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Демонстрирует, как световой поток увеличивается с ростом тока, обычно имея почти линейную зависимость в рабочем диапазоне.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает снижение светового потока при увеличении температуры перехода, что критически важно для теплового режима в мощных приложениях или при высоких температурах окружающей среды.
• Спектральное распределение:График относительной излучаемой мощности в зависимости от длины волны, с центром вокруг доминирующей длины волны и характерной полушириной.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Рекомендуемый профиль групповой пайки оплавлением

Для бессвинцовых процессов пайки следуйте профилю, соответствующему J-STD-020. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:В соответствии со спецификацией паяльной пасты, но обычно максимум 10 секунд.
• Максимальное количество циклов оплавления: Two.

Примечание: Фактический профиль должен быть определен для конкретной конструкции ПП, используемых компонентов и паяльной пасты.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на вывод.
• Максимальное количество попыток пайки:Только один раз.

6.3 Очистка

Используйте только одобренные чистящие растворители. При необходимости очистки допустимо погружение в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Избегайте неспецифицированных химических жидкостей.

7. Хранение и обращение

7.1 Чувствительность к влажности

Данный компонент имеет рейтинг MSL 3. Когда оригинальный влагозащитный пакет запечатан с осушителем:

• Хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤70%.
• Срок годности составляет один год с даты запайки пакета.

После вскрытия оригинального пакета:

• Хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60%.
• Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение 168 часов (7 дней).
• Для хранения более 168 часов храните в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Компоненты, подвергшиеся воздействию более 168 часов, перед пайкой должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время оплавления.

7.2 Электростатический разряд (ESD)

Хотя в данном даташите компонент явно не указан как чувствительный к ESD, стандартной отраслевой практикой является обращение со всеми полупроводниковыми компонентами, включая светодиоды, с соответствующими мерами предосторожности от ESD (например, заземленные рабочие места, антистатические браслеты) для предотвращения повреждений от статического электричества или скачков напряжения.

8. Рекомендации по проектированию

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды являются приборами, управляемыми током. Для обеспечения равномерной яркости и предотвращения "перетягивания" тока, особенно при параллельном соединении нескольких светодиодов, для каждого светодиода должен использоваться последовательный токоограничивающий резистор. Не рекомендуется питать светодиоды напрямую от источника напряжения без регулирования тока, так как небольшие вариации прямого напряжения (V_F) могут привести к большим различиям в токе и, как следствие, в яркости между компонентами.

8.2 Тепловой режим

Максимальная рассеиваемая мощность составляет 130 мВт. Работа на максимальном или близком к нему постоянном прямом токе (50 мА) приведет к выделению тепла. Правильная разводка печатной платы, включая достаточную площадь медных контактных площадок, выполняющих роль радиатора, важна для поддержания температуры перехода в безопасных пределах, обеспечивая долгосрочную надежность и стабильный световой поток.

8.3 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 120 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения области или видимости под большими углами. Для применений, требующих более сфокусированного луча, потребуются вторичная оптика (например, линзы).

9. Упаковка и заказ

Стандартная упаковка - 8-мм перфорированная лента на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Карманы ленты запечатаны верхней покрывающей лентой. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Минимальный объем заказа для остаточных количеств может составлять 500 штук.

10. Техническое сравнение и руководство по выбору

При выборе данного светодиода ключевыми отличительными особенностями являются его технология AlInGaP, которая, как правило, обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность для красного/оранжевого/янтарного цветов по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP. Примечательно сочетание относительно высокой силы света (до 1400 мкд) с широким углом обзора. Разработчикам следует сравнивать бининг по V_Fи бининг по I_Vс запасом по напряжению в их схеме и требуемой стабильностью яркости. Совместимость со стандартными процессами сборки SMD (пайка оплавлением, лента-катушка) является значительным преимуществом для автоматизированного производства.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

11.1 Можно ли использовать этот светодиод без токоограничивающего резистора?

Ответ:Это настоятельно не рекомендуется. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и может варьироваться от компонента к компоненту. Прямое питание от источника напряжения может привести к тепловому разгону, когда увеличение тока вызывает больше тепла, что снижает V_F, позволяя протекать еще большему току, что потенциально может разрушить светодиод. Всегда используйте последовательный резистор или источник постоянного тока.

11.2 В чем разница между доминирующей и пиковой длиной волны?

Ответ:Доминирующая длина волны (λ_d) определяется из цветовой диаграммы CIE и представляет собой длину волны монохроматического света, который выглядел бы для человеческого глаза таким же по цвету, как и излучение светодиода. Пиковая длина волны - это длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально. Для светодиодов доминирующая длина волны является более релевантным параметром для спецификации цвета.

11.3 Почему условия хранения после вскрытия упаковки такие строгие?

Ответ:SMD-корпуса могут поглощать влагу из атмосферы. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к расслоению корпуса или растрескиванию кристалла ("вспучивание", "popcorning"). Срок хранения 168 часов и требования к прогреву являются стандартизированными (JEDEC MSL) методами управления этим риском.

12. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели индикации состояния с 5 красными светодиодами, включенными параллельно, питаемыми от источника постоянного тока 5В. Целевой прямой ток на каждый светодиод - 20 мА.

1. Расчет последовательного резистора:Используя типичное V_F= 2,2В (Бин D3). R = (V_{питания}- V_F) / I_F= (5В - 2,2В) / 0,02А = 140 Ом. Ближайшее стандартное значение 150 Ом приведет к I_F≈ 18,7 мА.
2. Мощность резистора:P = I²* R = (0,0187)²* 150 ≈ 0,052 Вт. Стандартный резистор мощностью 1/8 Вт (0,125 Вт) или 1/10 Вт достаточен.
3. Разводка схемы:Установите один резистор 150 Ом последовательно с каждым из 5 светодиодов. Не используйте один общий резистор для нескольких параллельных светодиодов, так как вариации V_Fприведут к неравномерной яркости.
4. Тепловое проектирование ПП:Убедитесь, что контактные площадки светодиодов имеют достаточную площадь меди для рассеивания тепла, особенно если температура окружающей среды высока или корпус ограничивает поток воздуха.

13. Принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковом p-n переходе, изготовленном из материалов AlInGaP. При приложении прямого смещающего напряжения, превышающего потенциальный барьер перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую задает доминирующую длину волны излучаемого света - в данном случае, в красном спектре (617-630 нм). Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует диаграмму направленности светового потока.

14. Тенденции развития технологии

SMD светодиоды продолжают развиваться в направлении повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения цветовой стабильности за счет более жесткой сортировки и увеличения надежности. Наблюдается тенденция к миниатюризации при сохранении или увеличении светового потока. Кроме того, достижения в области материалов корпусирования направлены на улучшение тепловых характеристик, что позволяет использовать более высокие токи управления и плотности мощности. Широкое внедрение технологии AlInGaP для красных, оранжевых и янтарных цветов в значительной степени заменило старые, менее эффективные материалы, предлагая лучшие характеристики в зависимости от температуры и более длительный срок службы. Интеграция светодиодов со встроенной управляющей схемой (например, источники постоянного тока, адресуемые RGB светодиоды) является еще одной значительной тенденцией, упрощающей системное проектирование для конечного пользователя.