Техническая спецификация SMD светодиода LTST-B680QEKT - AlInGaP красный - 120 мВт - 2.6 В

1. Обзор продукта

Данный документ содержит полные технические характеристики светоизлучающего диода (LED) для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент предназначен для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB) и подходит для применений, где критически важен размер. Светодиод использует полупроводниковый материал арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения красного света, обеспечивая баланс производительности и надежности для современных электронных конструкций.

1.1 Особенности и ключевые преимущества

Светодиод разработан для соответствия нескольким ключевым отраслевым стандартам и производственным требованиям, предоставляя явные преимущества для конструкторов и производителей.

• Соответствие экологическим нормам:Устройство соответствует директиве об ограничении использования опасных веществ (RoHS).
• Совместимость с производством:Поставляется в стандартной для отрасли 8-мм перфорированной ленте на 7-дюймовых катушках, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Совместимость с технологическими процессами:Корпус рассчитан на стандартные процессы инфракрасной (IR) пайки оплавлением, обычно используемые на линиях сборки поверхностного монтажа (SMT).
• Надежность:Компонент проходит предварительное тестирование, ускоренное до уровня чувствительности к влаге JEDEC MSL 3, что указывает на надежную конструкцию корпуса, подходящую для типичных условий обращения и хранения перед пайкой.
• Электрический интерфейс:Совместим с интегральными схемами (ИС), что позволяет легко интегрировать его в цифровые управляющие цепи.

1.2 Целевые области применения и рынки

Благодаря компактным размерам, надежности и характеристикам производительности, данный светодиод предназначен для широкого спектра электронного оборудования. Основные области применения включают:

• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния на маршрутизаторах, модемах и сетевых коммутаторах.
• Офисная автоматизация:Индикаторные лампы на принтерах, сканерах и многофункциональных устройствах.
• Потребительская электроника:Подсветка передних панелей, индикаторы состояния питания и функциональные символы в бытовой технике и аудио/видео оборудовании.
• Промышленное оборудование:Панели индикации состояния машины, неисправностей и операционной обратной связи.
• Общего назначения:Любые применения, требующие компактного, яркого и надежного красного индикатора состояния или символической подсветки.

2. Детальный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода. Понимание этих параметров критически важно для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной производительности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не условия для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):120 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла без повреждения. Превышение этого предела грозит перегревом полупроводникового перехода.
• Пиковый прямой ток (I_FP):80 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения чрезмерного нагрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):50 мА. Это максимальный постоянный ток, который может быть приложен непрерывно при указанных условиях температуры окружающей среды.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать пробой и катастрофический отказ p-n перехода светодиода. В спецификации явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -40°C до +100°C. Это определяет пределы температуры окружающей среды как для активной работы, так и для хранения, обеспечивая целостность материалов корпуса и кристалла.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, I_F=20мА) и определяют производительность устройства.

• Сила света (I_V):450 - 1120 мкд (милликандела). Это воспринимаемая яркость светодиода, измеренная датчиком с фильтром, соответствующим фотопической реакции человеческого глаза. Широкий диапазон управляется через систему бинов (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типичное значение). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового (осевого) значения. Угол 120° указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности, подходящую для индикаторов состояния.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):631 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Это физическое свойство материала AlInGaP.
• Доминирующая длина волны (λ_d):624 нм (типичное значение). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая наилучшим образом соответствует цвету светодиода. Она выводится из координат цветности CIE. Допуск составляет +/- 1 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (типичное значение). Это измерение спектральной чистоты, указывающее диапазон излучаемых длин волн. Более узкая полуширина указывает на более монохроматический (чистый) цвет.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.8В (мин.) до 2.6В (макс.) при 20мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе. Проектирование схемы должно учитывать это изменение для обеспечения стабильного тока.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Это небольшой ток утечки, протекающий при приложении обратного напряжения, актуальный только для целей тестирования.

3. Объяснение системы бинов

Для управления естественными вариациями в производстве полупроводников светодиоды сортируются по бинам производительности. Это позволяет конструкторам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости.

3.1 Биннинг по силе света

Сила света классифицируется на отдельные бины, каждый из которых имеет минимальное и максимальное значение. Допуск внутри каждого бина составляет +/-11%.

• Бин U1:от 450.0 мкд (мин.) до 560.0 мкд (макс.)
• Бин U2:от 560.0 мкд (мин.) до 680.0 мкд (макс.)
• Бин V1:от 680.0 мкд (мин.) до 900.0 мкд (макс.)
• Бин V2:от 900.0 мкд (мин.) до 1120.0 мкд (макс.)

Конструкторам следует указывать требуемый код бина при заказе, чтобы обеспечить единообразие яркости среди нескольких компонентов в сборке. Для применений, где абсолютная яркость менее критична, может быть приемлем более широкий бин или отсутствие спецификации бина.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рисунок 1, Рисунок 5), их значение критически важно для проектирования.

4.1 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Зависимость между прямым током (I_F) и прямым напряжением (V_F) нелинейна, аналогично стандартному диоду. Указанный диапазон V_F (1.8В-2.6В) при 20мА является ключевой точкой проектирования. Управление светодиодом с постоянным током, а не с постоянным напряжением, необходимо для поддержания стабильного светового потока и предотвращения теплового разгона, так как V_F уменьшается с ростом температуры.

4.2 Сила света в зависимости от прямого тока

Световой поток (I_V) приблизительно пропорционален прямому току в рабочем диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения. Работа при рекомендованном тестовом условии 20мА или ниже обеспечивает оптимальную производительность и долговечность.

4.3 Спектральное распределение

Кривая спектрального излучения центрирована вокруг пиковой длины волны 631 нм с типичной полушириной 15 нм. Это определяет конкретный оттенок красного цвета. Доминирующая длина волны (624 нм) является ключевым параметром для согласования цвета в применениях, где несколько светодиодов должны выглядеть одинаково.

4.4 Зависимость от температуры

Производительность светодиода чувствительна к температуре. Как правило, сила света уменьшается с ростом температуры перехода. Широкий рабочий температурный диапазон (от -40°C до +100°C) указывает на то, что устройство рассчитано на работу в экстремальных условиях, хотя выходные параметры будут меняться. Правильное тепловое управление на печатной плате необходимо для применений с высоким током или высокой температурой окружающей среды для поддержания яркости и срока службы.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Физические размеры и полярность

Светодиод соответствует стандартному форм-фактору корпуса SMD по стандарту EIA. В спецификации приведены подробные чертежи с размерами, включая длину, ширину, высоту и расстояние между выводами. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.2 мм. Корпус имеет прозрачную линзу, которая не рассеивает свет, позволяя видеть естественный красный цвет AlInGaP. Полярность (анод и катод) обозначена физическими метками на корпусе компонента, которые необходимо соблюдать при установке для обеспечения правильной работы.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предложена рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате для инфракрасной или паровой пайки оплавлением. Следование этой конфигурации критически важно для получения надежных паяных соединений, правильного самоцентрирования во время оплавления и эффективного отвода тепла от перехода светодиода.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления припоя

Устройство совместимо с процессами бессвинцовой (Pb-free) инфракрасной пайки оплавлением. Рекомендуемый профиль основан на стандарте J-STD-020B. Ключевые параметры включают:

• Температура предварительного нагрева:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура корпуса:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Рекомендуется в пределах стандартных пределов JEDEC (обычно 60-150 секунд).
• Максимальное количество циклов пайки:Два раза.

Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции печатной платы, паяльной пасты и печи. Профиль на основе JEDEC следует использовать в качестве цели, с окончательной настройкой на основе рекомендаций производителя паяльной пасты и характеристик платы.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на вывод.
• Количество раз:Только один раз. Повторный нагрев может повредить корпус и внутреннее соединение кристалла.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. В спецификации рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные или агрессивные химические очистители могут повредить пластиковую линзу и материал корпуса.

7. Меры предосторожности при хранении и обращении

7.1 Чувствительность к влаге и хранение

Корпус светодиода чувствителен к влаге. Длительное воздействие атмосферной влажности может привести к "взрывному" растрескиванию во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением.

• Запечатанная упаковка:Устройства должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Срок годности в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем составляет один год.
• Вскрытая упаковка:После вскрытия герметичного пакета условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH.
• Время нахождения вне упаковки:Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, должны быть подвергнуты инфракрасной пайке оплавлением в течение 168 часов (7 дней).
• Длительное хранение:Для хранения более 168 часов светодиоды должны храниться в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Прогрев:Компоненты, находившиеся вне упаковки более 168 часов, требуют прогрева при температуре приблизительно 60°C в течение не менее 48 часов перед сборкой для удаления поглощенной влаги.

7.2 Проектирование схемы управления

Светодиод является устройством с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости и предотвращения "перехвата" тока, особенно при параллельном включении нескольких светодиодов, последовательно с каждым светодиодом должен использоваться токоограничивающий резистор. В спецификации настоятельно рекомендуется эта конфигурация (Схема A) вместо прямого параллельного подключения светодиодов без индивидуальных резисторов (Схема B), что может привести к неравномерной яркости и потенциальному отказу из-за неравномерного распределения тока, вызванного незначительными вариациями V_F между отдельными экземплярами.

8. Информация об упаковке и заказе

8.1 Спецификации на ленте и катушке

Компонент поставляется для автоматизированной сборки в формованной несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм).

• Шаг карманов:8 мм.
• Количество на катушке:2000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Покровная лента:Пустые карманы компонентов запечатаны верхней покровной лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации упаковки, допускается максимум два последовательно отсутствующих светодиода (пустых кармана).
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

9. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

9.1 Типичные сценарии применения

Данный светодиод предназначен для использования в обычном электронном оборудовании, включая офисную автоматизацию, телекоммуникации, бытовую технику и общие промышленные системы управления. Он подходит для индикации состояния, подсветки символов на передних панелях и общего светового сигнализирования.

9.2 Рекомендации по проектированию

• Управление током:Всегда используйте последовательный резистор или специализированный источник постоянного тока для установки прямого тока. Не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловое управление:Хотя корпус мал, обеспечьте достаточную площадь меди на контактных площадках печатной платы для отвода тепла, особенно при работе, близкой к максимальному постоянному току (50мА).
• Защита от ЭСР:Хотя явно не указано как чувствительное, обращение со светодиодами с соблюдением стандартных мер предосторожности от электростатического разряда (ЭСР) считается хорошей практикой.
• Оптическое проектирование:Прозрачная линза создает сфокусированный луч с углом обзора 120°. Для более широкого или более рассеянного освещения могут потребоваться внешние линзы или световоды.

10. Техническое сравнение и отличия

Хотя прямое сравнение с другими номерами деталей в данной отдельной спецификации не приводится, ключевые отличительные особенности этого компонента можно вывести:

• Материал (AlInGaP):Обеспечивает высокую эффективность и хорошую стабильность цвета для красных светодиодов по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP.
• Широкий угол обзора (120°):Обеспечивает широкую видимость, что делает его отличным выбором для индикаторов состояния, устанавливаемых на панели.
• Предварительное тестирование JEDEC Level 3:Указывает на хороший уровень влагостойкости, подходящий для большинства коммерческих применений без необходимости сверхсухого хранения, упрощая логистику.
• Стандартизированная упаковка:Соответствие стандартам корпусов EIA и спецификациям катушек ANSI/EIA-481 обеспечивает беспрепятственную интеграцию в автоматизированные сборочные линии.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом без токоограничивающего резистора?

О: Нет. Светодиодом необходимо управлять контролируемым током. Прямое подключение к источнику напряжения вызовет протекание чрезмерного тока, что может мгновенно разрушить устройство. Всегда используйте последовательный резистор или схему постоянного тока.

В: Что означает "Код бина" при заказе?

О: Код бина (например, V1, U2) определяет гарантированные минимальную и максимальную силу света светодиодов в этой партии. Указание бина обеспечивает единообразие яркости всех светодиодов в вашем изделии. Если критически важна цветовая однородность, вам также может потребоваться указать бины по длине волны.

В: Как долго я могу хранить эти светодиоды после вскрытия пакета?

О: Для надежной пайки вы должны использовать их в течение 168 часов (7 дней), если они хранятся в среде ≤30°C/60% RH. При более длительном хранении их необходимо прогреть при 60°C в течение 48 часов перед использованием.

В: Подходит ли этот светодиод для автомобильных или медицинских применений?

О: В спецификации указано, что он предназначен для обычного электронного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности или где отказ может поставить под угрозу безопасность (авиация, автомобилестроение, медицина, системы жизнеобеспечения), требуется консультация с производителем для оценки пригодности и возможной квалификации компонента для этого конкретного использования.

В: Могу ли я использовать волновую пайку для этого SMD светодиода?

О: В спецификации приведены рекомендации только для инфракрасной пайки оплавлением и ручной пайки. SMD компоненты такого типа, как правило, не рекомендуются для волновой пайки из-за термического удара и возможности загрязнения. Пайка оплавлением является целевым и рекомендуемым процессом сборки.

12. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора "ВКЛ" для устройства, питаемого от шины постоянного тока 5В. Цель - достичь хорошей видимости при прямом токе приблизительно 15мА (ниже тестовой точки 20мА для увеличения срока службы).

Расчет:

Предположим типичное прямое напряжение (V_F) 2.2В.

Требуемое падение напряжения на последовательном резисторе (R_S) составляет: V_{питания}- V_F= 5В - 2.2В = 2.8В.

Используя закон Ома: R_S= V / I = 2.8В / 0.015А = 186.67 Ом.

Ближайшее стандартное значение резистора - 180 Ом или 200 Ом.

Выбор:Выбираем резистор 180 Ом. Пересчитываем ток: I = (5В - 2.2В) / 180Ом ≈ 15.6мА. Это безопасно и находится в пределах.

Мощность на резисторе:P = I²R = (0.0156)² * 180 ≈ 0.044Вт. Стандартный резистор мощностью 1/8Вт (0.125Вт) или 1/10Вт достаточен.

Разводка печатной платы:Установите резистор 180 Ом последовательно с анодом светодиода. Следуйте рекомендуемой конфигурации контактных площадок из спецификации для светодиода, обеспечивая достаточную площадь меди для отвода тепла. Нанесите маркировку полярности (например, "+" для анода) на шелкографию печатной платы.

13. Принцип работы

Светоизлучающие диоды - это полупроводниковые устройства, которые преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет посредством процесса, называемого электролюминесценцией. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-типа материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала в активной области. В светодиоде AlInGaP это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (частиц света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света, в данном случае красный цвет около 624-631 нм, определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала арсенид-фосфида алюминия-индия-галлия, используемого при изготовлении кристалла. Прозрачный эпоксидный корпус инкапсулирует и защищает полупроводниковый кристалл, формирует линзу для формирования светового потока и содержит металлический выводной каркас, обеспечивающий электрические соединения и механическую поддержку.

14. Технологические тренды

Разработка SMD светодиодов, подобных этому, является частью более широких тенденций в оптоэлектронике и электронном производстве. Ключевые тенденции, влияющие на такие компоненты, включают:

• Миниатюризация:Постоянный спрос на уменьшение размеров корпусов для обеспечения более плотной компоновки печатных плат и более компактных конечных продуктов.
• Повышение эффективности:Постоянные исследования в области материаловедения направлены на улучшение световой отдачи (люмен на ватт) цветных светодиодов, снижая энергопотребление при заданном световом потоке.
• Повышение надежности:Улучшения в материалах корпусов (эпоксидная смола, силикон) и методах крепления кристалла приводят к увеличению срока службы и лучшей производительности в условиях высокой температуры и влажности.
• Стандартизация:Принятие отраслевых стандартов на форм-факторы, размеры катушек и метрики производительности (такие как рейтинги JEDEC MSL) оптимизирует цепочку поставок и упрощает внедрение для инженеров.
• Интеграция:Хотя это дискретный компонент, существует тенденция к интеграции управляющей электроники (такой как стабилизаторы тока или драйверы) непосредственно в корпуса светодиодов, создавая "интеллектуальные" светодиодные модули.