Техническая спецификация SMD светодиода LTST-C283KRKT-5A - 2.0x1.25x0.2мм - Красный 631нм - 30мА

1. Обзор продукта

В данном документе представлены полные технические характеристики светодиодной лампы для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент предназначен для автоматизированной сборки печатных плат (PCB) и отличается миниатюрными размерами, что идеально подходит для применений с ограниченным пространством. Его основная функция — служить высокоэффективным источником света для индикации, подсветки и сигнализации.

1.1 Ключевые преимущества и целевые рынки

Данное устройство предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для современного электронного производства. Оно соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Корпус является сверхтонким, его высота составляет всего 0,2 мм, что позволяет использовать его в ультратонких продуктах. В нем используется полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный высокой световой отдачей в красном спектре. Компонент поставляется в стандартной для отрасли 8-миллиметровой ленте на 7-дюймовых катушках, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматизированным оборудованием для установки компонентов. Он также рассчитан на стандартные процессы пайки оплавлением в инфракрасной печи (IR), используемые в линиях сборки технологий поверхностного монтажа (SMT).

Области применения широки и включают телекоммуникационное оборудование (например, беспроводные и сотовые телефоны), устройства офисной автоматизации (например, ноутбуки, сетевые системы), бытовую технику и промышленное оборудование. Конкретные применения включают подсветку клавиатур, индикаторы состояния, микродисплеи и различные светосигнальные или символьные приложения.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

В этом разделе подробно описаны абсолютные предельные и стандартные рабочие характеристики устройства. Все параметры 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. Не рекомендуется непрерывная работа в этих условиях.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс) для управления тепловой нагрузкой.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Диапазон температур для нерабочего хранения.
• Условия инфракрасной пайки:260°C в течение 10 секунд. Максимальный тепловой профиль, который корпус может выдержать во время пайки оплавлением для бессвинцовых процессов.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний.

• Сила света (I_V):4,5 - 45,0 мкд (милликандел) при I_F= 5мА. Этот широкий диапазон регулируется системой сортировки (см. раздел 3). Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим стандартной кривой фотопической чувствительности человеческого глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину значения, измеренного на центральной оси (0°). Широкий угол обзора указывает на более рассеянную диаграмму направленности излучения.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):639 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого света достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λ_d):631 нм (типичное значение) при I_F= 5мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет света. Она выводится из координат цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (типичное значение). Это спектральная ширина полосы, измеренная на половине максимальной интенсивности (полная ширина на половине максимума - FWHM).
• Прямое напряжение (V_F):1,70 - 2,3 В при I_F= 5мА. Падение напряжения на светодиоде во время работы. Этот диапазон также регулируется системой сортировки.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (максимум) при V_R= 5В. Небольшой ток утечки, протекающий при приложении обратного напряжения.

3. Объяснение системы сортировки

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

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Для красного варианта прямое напряжение классифицируется на три бина при измерении на испытательном токе 5мА. Допуск в каждом бине составляет ±0,1В.

• Код бина E2: V_Fдиапазон от 1,70В до 1,90В.
• Код бина E3: V_Fдиапазон от 1,90В до 2,10В.
• Код бина E4: V_Fдиапазон от 2,10В до 2,30В.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Сила света классифицируется на пять бинов, также измеренных при I_F= 5мА. Допуск для каждого бина составляет ±15%.

• Код бина J:4,50 - 7,10 мкд
• Код бина K:7,10 - 11,20 мкд
• Код бина L:11,20 - 18,00 мкд
• Код бина M:18,00 - 28,00 мкд
• Код бина N:28,00 - 45,00 мкд

Такая сортировка позволяет точно выбирать компоненты на основе требуемых уровней яркости, что критически важно для таких применений, как подсветка, где важна равномерность.

4. Анализ характеристических кривых

Типичные характеристические кривые визуально показывают поведение устройства в различных условиях. Эти кривые необходимы для проектирования схем и управления тепловым режимом.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Вольт-амперная характеристика нелинейна, что типично для диода. Кривая показывает взаимосвязь между прямым напряжением (V_F) и прямым током (I_F). Разработчики используют ее для определения необходимого напряжения питания для желаемого рабочего тока, который напрямую связан со световым потоком. Кривая смещается с изменением температуры.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, что сила света приблизительно пропорциональна прямому току в значительном диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за повышения температуры перехода и других эффектов. Работа в рекомендуемом диапазоне постоянного тока обеспечивает оптимальную производительность и долговечность.

4.3 Спектральное распределение

Кривая спектрального распределения отображает относительную интенсивность в зависимости от длины волны. Она подтверждает пиковую длину волны излучения (~639 нм) и полуширину спектра (~20 нм), определяя чистый красный цвет излучения этого чипа AlInGaP.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса

Устройство соответствует отраслевому стандарту корпуса SMD. Ключевые размеры включают длину 2,0 мм, ширину 1,25 мм и высоту 0,2 мм (сверхтонкий профиль). Подробные механические чертежи определяют все критические размеры, включая расположение и допуски контактных площадок, которые обычно составляют ±0,1 мм. Линза прозрачная.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на PCB

Предоставлен шаблон посадочного места для разводки печатной платы. Этот шаблон обеспечивает правильное формирование паяного соединения во время оплавления, обеспечивает достаточный теплоотвод и поддерживает механическую стабильность. Соблюдение этого рекомендуемого посадочного места имеет решающее значение для успешной сборки и надежности.

5.3 Идентификация полярности

Компонент имеет маркированный катод (отрицательный вывод). В спецификации показано, как эта маркировка выглядит на корпусе устройства (обычно это выемка, зеленая точка или другой индикатор на стороне катода). Правильная ориентация полярности при установке необходима для работы схемы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Условия пайки оплавлением в ИК-печи

Для бессвинцовых процессов пайки рекомендуется определенный профиль оплавления. Ключевые параметры включают температуру предварительного нагрева от 150 до 200°C, время предварительного нагрева до 120 секунд максимум, максимальную температуру корпуса не выше 260°C и время выше 260°C, ограниченное максимум 10 секундами. Устройство не должно подвергаться более чем двум циклам оплавления. Эти ограничения основаны на стандартах JEDEC для предотвращения растрескивания корпуса или деградации внутренних материалов.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, ее следует выполнять с особой осторожностью. Рекомендуемая максимальная температура жала паяльника составляет 300°C, время пайки ограничено 3 секундами на соединение. Ручную пайку следует выполнять только один раз.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химические очистители могут повредить пластиковый корпус или линзу.

6.4 Условия хранения

Светодиоды чувствительны к влаге. При хранении в оригинальном герметичном влагозащитном пакете с осушителем их следует хранить при температуре 30°C или ниже и относительной влажности (RH) 90% или ниже, рекомендуемый срок использования — один год. После вскрытия оригинальной упаковки условия хранения не должны превышать 30°C или 60% RH. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, желательно паять оплавлением в течение одной недели (уровень чувствительности к влаге 3, MSL 3). Для более длительного хранения вне оригинального пакета их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем. Если хранение превышает одну неделю, перед сборкой рекомендуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения \"вспучивания\" (popcorning) во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Компоненты поставляются в тисненой несущей ленте с защитной крышкой. Ширина ленты составляет 8 мм. Катушки имеют стандартный диаметр 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 5000 штук. Для количеств меньше полной катушки минимальная упаковочная партия для остатков составляет 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиод — это устройство, управляемое током. Для обеспечения стабильной яркости, особенно при параллельном использовании нескольких светодиодов, необходим механизм ограничения тока. Самый простой метод — использование последовательного резистора. Значение резистора (R_series) можно рассчитать по закону Ома: R_series= (V_supply- V_F) / I_F. Для более точного и эффективного управления рекомендуются драйверы постоянного тока или специализированные микросхемы драйверов светодиодов. Это предотвращает неравномерное распределение тока в параллельных цепочках и обеспечивает равномерную светоотдачу всех устройств, компенсируя естественные вариации V_F.

8.2 Вопросы проектирования

• Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, поддержание температуры перехода в допустимых пределах является ключом к долгосрочной надежности и стабильности светового потока. Обеспечьте достаточную площадь медного покрытия на PCB или тепловые переходные отверстия под контактными площадками светодиода для отвода тепла, особенно при работе, близкой к максимальному току.
• Защита от ЭСР:Светодиоды подвержены повреждению от электростатического разряда (ЭСР). Во время сборки необходимо соблюдать соответствующие процедуры обращения с ЭСР, включая использование заземленных рабочих мест, браслетов и проводящих контейнеров.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает рассеянный световой поток. Для применений, требующих более сфокусированного луча, могут потребоваться вторичная оптика (линзы или световоды).

9. Техническое сравнение и отличия

Этот красный светодиод на основе AlInGaP предлагает явные преимущества по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP (фосфид арсенида галлия). Основное отличие — значительно более высокая световая отдача, что означает больше света (милликандел) при том же входном токе (мА). Это приводит к более низкому энергопотреблению при заданном уровне яркости или к гораздо более высокой яркости при том же энергобюджете. Сверхтонкий профиль 0,2 мм является ключевым механическим преимуществом по сравнению со многими стандартными SMD светодиодами, позволяя использовать его в проектировании все более тонкой потребительской электроники.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), которое наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет. Для монохроматических светодиодов, таких как этот красный, они часто близки, но не идентичны. Разработчикам, заботящимся о цветовых точках (например, в дисплеях), следует ориентироваться на доминирующую длину волны.

10.2 Почему необходим токоограничивающий резистор?

Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент и может варьироваться от образца к образцу (как видно из сортировки). При прямом подключении к источнику напряжения небольшое изменение V_Fможет вызвать большое, потенциально разрушительное изменение тока. Последовательный резистор (или источник постоянного тока) обеспечивает отрицательную обратную связь, стабилизируя рабочий ток против этих вариаций.

10.3 Можно ли питать этот светодиод напряжением выше его V_F?

Да, но всегда необходимо включать последовательный токоограничивающий элемент (резистор или активную схему). Напряжение питания должно быть выше V_Fсветодиода, чтобы ток мог протекать, но избыточное напряжение падает на токоограничивающем элементе для установки правильного I_F.

11. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для сетевого маршрутизатора.Панель требует пять красных светодиодов состояния. Равномерность яркости критически важна для пользовательского опыта.Этапы проектирования:1) Определите требуемую яркость: Выберите бин L (11,2-18,0 мкд) для четкой видимости. 2) Определите рабочий ток: Выберите I_F= 5мА (стандартное испытательное условие) для долгого срока службы и низкого нагрева. 3) Рассчитайте последовательный резистор: Предполагая напряжение питания 3,3В и типичное V_F2,0В (из бина E3), R = (3,3В - 2,0В) / 0,005А = 260 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (270 Ом). 4) Разводка: Используйте рекомендуемую конфигурацию контактных площадок на PCB. Подключите все пять светодиодов параллельно, каждый со своим резистором 270 Ом к шине 3,3В. Это обеспечивает индивидуальный контроль тока для равномерности. 5) Сборка: Следуйте рекомендациям MSL-3 и указанному профилю оплавления.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия. В данном конкретном устройстве полупроводниковый материал — AlInGaP, сконструированный таким образом, что эта высвобождаемая энергия имеет форму фотонов (света) в красной части видимого спектра (около 631-639 нм). Конкретный состав атомов алюминия, индия, галлия и фосфора определяет ширину запрещенной зоны и, следовательно, цвет излучаемого света.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии SMD светодиодов продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), уменьшения размеров корпусов и повышения надежности. Для светодиодов индикаторного типа акцент делается на достижении более яркого свечения при меньших токах и разработке все более тонких профилей для удовлетворения требований миниатюрной портативной электроники. Достижения в материаловедении, такие как улучшенные технологии эпитаксиального роста для AlInGaP и других сложных полупроводников, напрямую способствуют этим улучшениям производительности. Кроме того, стандартизация корпусов и процессов сборки обеспечивает совместимость с развивающимися высокопроизводительными автоматизированными производственными линиями.