Техническая спецификация SMD светодиода LTST-008EGSW - Белая рассеивающая линза - Многоцветный (красный, зеленый, желтый)

1. Обзор продукта

LTST-008EGSW — это поверхностно-монтируемый (SMD) светодиод с белой рассеивающей линзой, содержащий три различных светодиодных кристалла в одном стандартном корпусе EIA. Компонент разработан для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB), что делает его пригодным для крупносерийного производства. Его компактные размеры отвечают потребностям приложений с ограниченным пространством в различных электронных отраслях.

1.1 Ключевые преимущества

• Многоцветный источник:Интегрирует красный (AlInGaP), зеленый (InGaN) и желтый (AlInGaP) кристаллы, обеспечивая гибкую цветовую индикацию или смешение цветов в пределах одного компонента.
• Совместимость с процессами:Разработан для совместимости с автоматическим оборудованием для установки компонентов (pick-and-place) и процессами пайки оплавлением в ИК-печах, поддерживая эффективную сборку PCB.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Стандартная упаковка:Поставляется в формате на катушке (лента шириной 12 мм на катушках диаметром 7 дюймов), что облегчает автоматизированную обработку.

1.2 Целевые рынки и области применения

Данный светодиод предназначен для широкого спектра потребительской, промышленной и коммуникационной электроники. Основные области применения включают индикаторы состояния, подсветку сигналов и символов, а также подсветку передних панелей в устройствах, таких как телекоммуникационное оборудование, системы офисной автоматизации, бытовая техника и различные промышленные блоки управления.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующем разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных для LTST-008EGSW.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Красный/Желтый: 78 мВт; Зеленый: 64 мВт. Этот параметр указывает максимальную мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла. Превышение этого значения грозит тепловой деградацией.
• Прямой ток:Постоянный прямой ток: Красный/Желтый: 30 мА; Зеленый: 20 мА. Пиковый прямой ток (скважность 1/10) для всех цветов составляет 80 мА. Конструкторы должны обеспечивать, чтобы рабочие токи оставались на уровне или ниже номинального постоянного тока для надежной долгосрочной работы.
• Температурный диапазон:Рабочий: от -40°C до +85°C; Хранения: от -40°C до +100°C. Эти диапазоны определяют условия окружающей среды, которые устройство может выдерживать во время использования и в нерабочие периоды.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в определенных условиях испытаний (Ta=25°C).

• Сила света (Iv) и световой поток (Φv):Измеряются при разных прямых токах (Красный/Желтый: 20мА, Зеленый: 5мА). Значения сортируются по группам (см. Раздел 3). Например, минимальная сила света для красного и зеленого составляет 280 мкд, а для желтого — 112 мкд. Угол обзора (2θ1/2) составляет широкие 120 градусов, что типично для рассеивающей линзы и обеспечивает широкую диаграмму направленности излучения.
• Спектральные характеристики:
  • Пиковая длина волны (λP): Красный: 632 нм, Зеленый: 518 нм, Желтый: 591 нм.
  • Доминирующая длина волны (λd): Единая длина волны, определяющая воспринимаемый цвет. Указаны диапазоны и сортировка (например, Красный: 617-630 нм).
  • Полуширина спектральной линии (Δλ): Зеленый имеет самую широкую спектральную ширину — 30 нм, по сравнению с 15 нм для красного и желтого, что характерно для материала InGaN.
• Прямое напряжение (Vf):Падение напряжения на светодиоде при указанном испытательном токе. Диапазоны: Красный: 1.7-2.6В, Зеленый: 2.4-3.2В, Желтый: 1.8-2.6В. Это критический параметр для проектирования схемы управления.
• Обратный ток (Ir):Максимум 10 мкА при VR=5В. В документации явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот тест предназначен только для контроля качества.

3. Объяснение системы сортировки

LTST-008EGSW использует систему сортировки для категоризации изделий на основе ключевых оптических параметров, обеспечивая стабильность рабочих характеристик в приложениях.

3.1 Сортировка по силе света (IV)

Светодиоды сортируются по группам на основе их светового потока и силы света. Каждая группа имеет минимальное и максимальное значение с допуском +/-11% внутри группы.

• Красный и Зеленый:Используются группы F, G, H (например, группа F: 280-450 мкд, группа H: 710-1120 мкд).
• Желтый:Используются группы D, E, F (например, группа D: 112-180 мкд, группа F: 280-450 мкд).

Это позволяет конструкторам выбирать уровень яркости, подходящий для требований их приложения.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (WD)

Светодиоды также сортируются по точному оттенку их цвета (доминирующая длина волны) с допуском +/-1 нм на группу.

• Красный:Одна группа K (617.0 - 630.0 нм).
• Зеленый:Группы P (520.0-530.0 нм) и Q (530.0-540.0 нм).
• Желтый:Группы H (584.5-589.5 нм) и J (589.5-594.5 нм).

Это обеспечивает постоянство цвета, что жизненно важно для приложений, где требуется точное соответствие цветов, например, в многосветодиодных дисплеях или индикаторах состояния.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификациях ссылаются на конкретные графические данные (например, Рис.1, Рис.5), типичные кривые для таких светодиодов включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V кривая):Показывает нелинейную зависимость между прямым током и прямым напряжением для каждого цвета кристалла. Кривая обычно имеет пороговое напряжение (при котором ток начинает значительно возрастать), характерное для полупроводникового материала (наименьшее для красного/желтого AlInGaP, выше для зеленого InGaN).
• Зависимость силы света от прямого тока (I-Iv кривая):Демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, обычно в почти линейной зависимости в рекомендуемом рабочем диапазоне, прежде чем эффективность упадет при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Температурная зависимость:Сила света обычно уменьшается с увеличением температуры перехода. Точный коэффициент варьируется в зависимости от материала, причем InGaN (зеленый) часто демонстрирует иное тепловое поведение по сравнению с AlInGaP (красный/желтый).

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса и назначение выводов

Устройство соответствует стандартному контуру SMD корпуса EIA. Все размеры указаны в миллиметрах с типичным допуском ±0,1 мм. Назначение выводов для многочиповой конфигурации четко определено: Выводы (1,2) и 3 для красного кристалла, выводы 4 и 5 для зеленого кристалла, выводы 6 и (7,8) для желтого кристалла. Эта информация критически важна для правильной разводки PCB и электрического подключения.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на PCB

Предоставлен дизайн посадочного места для обеспечения надлежащей пайки и механической стабильности. Соблюдение этой рекомендуемой контактной площадки необходимо для получения надежных паяных соединений во время оплавления и для управления отводом тепла от светодиода.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи

Предоставлен рекомендуемый профиль оплавления для бессвинцовых процессов пайки со ссылкой на стандарт J-STD-020B. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева (обычно 150-200°C), определенное время выше температуры ликвидуса и пиковую температуру, не превышающую 260°C. Следование этому профилю крайне важно для предотвращения теплового удара и повреждения корпуса светодиода или внутренних соединений кристалла.

6.2 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге. Когда герметичный влагозащитный пакет (с осушителем) не вскрыт, их следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤70% и использовать в течение одного года. После вскрытия пакета время экспозиции в заводских условиях (≤30°C / ≤60% влажности) не должно превышать 168 часов до пайки оплавлением. Если экспозиция превышает этот лимит, рекомендуется процедура прокаливания (например, 60°C в течение 48 часов) для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время оплавления.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт, при нормальной температуре в течение менее одной минуты. Неуказанные химикаты могут повредить пластиковую линзу или корпус.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — это катушка диаметром 7 дюймов (178 мм) с рельефной несущей лентой шириной 12 мм. Каждая катушка содержит 4000 штук. Лента запечатана покровной лентой. Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B. Указан минимальный объем заказа для остаточных количеств — 500 штук.

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Типовые схемы включения

Каждый цветной кристалл должен управляться независимо с последовательно включенным токоограничивающим резистором. Значение резистора (R) рассчитывается по формуле: R = (Vпитания - Vf_светодиода) / If, где Vf_светодиода — прямое напряжение конкретного кристалла при желаемом рабочем токе (If). Использование максимального значения Vf из спецификации в этом расчете гарантирует, что ток не превысит предел даже при разбросе параметров между экземплярами.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность мала, правильная тепловая конструкция на PCB важна для поддержания производительности и долговечности светодиода, особенно при работе вблизи предельных значений. Рекомендуемый дизайн контактной площадки PCB способствует теплоотводу. Обеспечение достаточной площади меди вокруг площадок и возможное использование тепловых переходных отверстий на другие слои может помочь управлять температурой перехода.

8.3 Оптический дизайн

Белая рассеивающая линза обеспечивает широкую, ламбертовскую диаграмму направленности (угол обзора 120 градусов). Это идеально подходит для приложений, требующих широкоугольной видимости. Для более сфокусированного света потребовалась бы вторичная оптика. Конструкторам следует учитывать различную силу света трех цветов при стремлении к равномерной видимой яркости или определенным соотношениям смешения цветов.

9. Техническое сравнение и отличия

Основное отличие LTST-008EGSW заключается в интеграции трех различных светодиодных кристаллов (красный, зеленый, желтый) в одном стандартном SMD корпусе с белой рассеивающей линзой. Это контрастирует с:

• Одноцветными SMD светодиодами:Предлагают только один цвет на устройство.
• RGB светодиодами:Интегрируют красный, зеленый и синий кристаллы для полноцветного смешения. Комбинация RGY здесь адаптирована для конкретных потребностей в цветах индикации (например, имитация светофоров, определенные коды состояния) и может обеспечить более высокую эффективность в желтой области по сравнению с RGB светодиодом, создающим желтый из красного+зеленого.
• Прозрачная линза против рассеивающей линзы:Рассеивающая линза жертвует частью осевой силы света ради гораздо более широкого и равномерного угла обзора, что часто предпочтительнее для индикаторов на передней панели.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно питать все три кристалла на их максимальном постоянном токе?

О: Нет. Необходимо соблюдать предельно допустимые параметры по рассеиваемой мощности (78 мВт для красного/желтого, 64 мВт для зеленого). Одновременная работа всех кристаллов на максимальном токе может превысить общий предел рассеиваемой мощности корпуса, что приведет к перегреву. Для такой работы требуется детальный тепловой анализ.

В: Почему испытательный ток для зеленого кристалла (5мА) отличается от красного/желтого (20мА)?

О: Это обычная практика, потому что зеленые светодиоды на основе InGaN обычно имеют более высокую световую отдачу (больше светового выхода на единицу тока) при более низких токах по сравнению со светодиодами на основе AlInGaP. Указание при 5мА, вероятно, обеспечивает сопоставимый уровень яркости для целей сортировки и отражает типичную рабочую точку.

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

О: Пиковая длина волны (λP) — это длина волны в наивысшей точке кривой спектрального распределения мощности светодиода. Доминирующая длина волны (λd) выводится из цветовых координат на диаграмме цветности CIE и представляет собой единую длину волны чистого монохроматического света, который соответствовал бы воспринимаемому цвету светодиода. λd более актуальна для спецификации цвета.

11. Практический пример применения

Сценарий: Многостатусный индикатор состояния системы

Сетевой маршрутизатор использует один LTST-008EGSW для индикации нескольких рабочих состояний:

- Красный (постоянный):Состояние загрузки/ошибки (питается током 15мА).

- Зеленый (мигающий):Активность данных (питается током 5мА, импульсный режим).

- Желтый (постоянный):Режим ожидания/простоя (питается током 15мА).

- Красный+Зеленый (появляется оранжевый):Предупреждающее состояние (оба питаются пониженными токами для смешения цвета).

Такая конструкция объединяет то, что потребовало бы размещения трех отдельных светодиодов, в один, экономя место на PCB и упрощая дизайн передней панели, в то время как широкий угол обзора обеспечивает видимость с различных углов.

12. Принцип работы

Излучение света в светодиодах основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала:

- AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия):Используется для красного и желтого кристаллов, способен производить высокоэффективный свет в спектре от красного до желто-оранжевого.

- InGaN (нитрид индия-галлия):Используется для зеленого кристалла, эта материаловая система способна производить свет в спектре от синего до зеленого. Белая рассеивающая линза рассеивает свет от отдельных кристаллов, создавая однородный, смешанный вид снаружи.

13. Технологические тренды

Развитие многочиповых SMD светодиодов, таких как LTST-008EGSW, соответствует нескольким текущим трендам в оптоэлектронике:

- Миниатюризация и интеграция:Объединение нескольких функций (цветов) в один корпус экономит место на плате, сокращает количество компонентов и упрощает сборку.

- Повышенная эффективность:Постоянное совершенствование материалов, таких как InGaN и AlInGaP, приводит к более высокой световой отдаче (больше люмен на ватт), позволяя получить более яркий выход при более низких токах или снизить энергопотребление.

- Передовая упаковка:Улучшения в дизайне корпуса и материалах повышают тепловые характеристики, позволяя использовать более высокие плотности мощности и обеспечивая более надежную работу в жестких условиях. Использование материалов, устойчивых к высокотемпературному оплавлению, является стандартом.

- Специализированные решения:Переход к компонентам, подобным этому RGY светодиоду, указывает на тенденцию предоставления оптимизированных решений для конкретных потребностей приложений, а не просто универсальных одноцветных устройств.