Техническая документация на SMD светодиод LTST-008UWQEET - Белый и красный цвета - Прямой ток 30 мА - Рассеиваемая мощность 102 мВт

1. Обзор изделия

В данном документе подробно описаны характеристики компонента - светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Этот светодиод предназначен для автоматизированной сборки на печатных платах (ПП) и подходит для применений, где критически важен размер. Компонент объединяет два различных источника света в одном корпусе.

1.1 Особенности

• Соответствует экологическим стандартам RoHS.
• Упакован на 12-мм ленту, намотанную на катушки диаметром 7 дюймов, для автоматизированной обработки.
• Стандартный форм-фактор корпуса EIA для обеспечения совместимости.
• Вход совместим с логическими уровнями интегральных схем (ИС).
• Предназначен для совместимости с автоматическим оборудованием для установки компонентов (pick-and-place).
• Выдерживает стандартные процессы инфракрасной (ИК) пайки оплавлением.
• Предварительно кондиционирован по уровню чувствительности к влажности JEDEC MSL 3.

1.2 Области применения

Светодиод предназначен для использования в широком спектре электронного оборудования и систем, включая, но не ограничиваясь:

• Телекоммуникационные устройства (например, беспроводные и сотовые телефоны).
• Офисная автоматизация и ноутбуки.
• Бытовая техника и потребительская электроника.
• Сетевые системы и промышленное управляющее оборудование.
• Внутренние вывески и дисплеи.

2. Технические параметры: Подробное объективное толкование

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):102 мВт (Белый), 72 мВт (Красный). Это максимальная мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):100 мА (Белый), 80 мА (Красный). Это максимально допустимый мгновенный ток в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА для обоих цветов. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Устройство предназначено для работы в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C. Устройство может храниться без подачи питания в этом диапазоне.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при Ta=25°C и I_F=20мА, что представляет типичные условия эксплуатации.

• Световой поток (Φ_v):Белый: 4.15-11.4 лм (мин-макс). Красный: 1.07-2.71 лм (мин-макс). Это общий выход видимого света светодиода.
• Сила света (I_v):Белый: 1500-4100 мкд (мин-макс). Красный: 355-900 мкд (мин-макс). Это световой выход в определенном направлении, измеряемый в милликанделах.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 120 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину от пикового осевого значения.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Для красного светодиода: 617-630 нм (типичный диапазон). Для белого светодиода вместо этого указываются координаты цветности.
• Координаты цветности (x, y):Для белого светодиода: x=0.31, y=0.31 (типично). Это помещает белую точку вблизи планковского локуса.
• Прямое напряжение (V_F):Белый: 2.8-3.4В (мин-макс). Красный: 1.8-2.4В (мин-макс). Допуск +/- 0.1В. Это падение напряжения на светодиоде при работе на указанном токе.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА для обоих цветов при V_R=5В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр указан только для целей тестирования.

3. Объяснение системы сортировки (бинов)

Светодиоды сортируются по бинам производительности для обеспечения однородности. Код бина указан на упаковке изделия.

3.1 Сортировка по силе света (I_v)

Светодиоды группируются на основе измеренного светового выхода при 20мА.

Бины белого светодиода:

• W1:Световой поток: 4.15-5.80 лм, Сила света: 1500-2100 мкд.
• W2:Световой поток: 5.80-8.10 лм, Сила света: 2100-2900 мкд.
• W3:Световой поток: 8.10-11.40 лм, Сила света: 2900-4100 мкд.

Бины красного светодиода:

• R1:Световой поток: 1.07-1.68 лм, Сила света: 355-600 мкд.
• R2:Световой поток: 1.68-2.71 лм, Сила света: 600-900 мкд.

Допуск для каждого светового бина составляет +/- 11%.

3.2 Сортировка по цвету (цветности) для белого светодиода

Белые светодиоды дополнительно сортируются по их координатам цветности (x, y) на диаграмме CIE 1931 для контроля цветовых вариаций.

• Коды бинов включают Z1, Y1, Y2, X1, W1, W2.
• Каждый бин определяется четырехугольной областью на диаграмме цветности с четырьмя конкретными точками координат (x,y).
• Допуск для каждого цветового бина составляет +/- 0.01 по обеим координатам x и y.

3.3 Комбинированный код бина на этикетке

Единый буквенно-цифровой код (от A1 до A6) на этикетке упаковки объединяет бины силы света для белого и красного светодиодов в одном корпусе, как показано в таблице соответствия.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификацию включены типичные характеристические кривые, измеренные при температуре окружающей среды 25°C, если не указано иное. Эти кривые необходимы для проектного анализа.

• Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Кривая I_F-V_F):Показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением для белого и красного светодиодов. Это критически важно для проектирования схемы драйвера с ограничением тока.
• Зависимость силы света от прямого тока (Кривая I_v-I_F):Иллюстрирует, как световой выход увеличивается с ростом тока управления, обычно сублинейно при высоких токах из-за падения эффективности и нагрева.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует температурную зависимость светового выхода. Сила света обычно уменьшается с ростом температуры перехода.
• Спектральное распределение:Для красного светодиода эта кривая показывает относительную излучаемую мощность как функцию длины волны, указывая пиковую длину волны излучения (λ_P) и полуширину спектра (Δλ).
• Диаграмма направленности (угол обзора):Полярная диаграмма, показывающая угловое распределение силы света, подтверждающая угол обзора 120 градусов.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод поставляется в стандартном корпусе для поверхностного монтажа. Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.2 мм, если не указано иное. На чертеже показаны вид сверху, вид сбоку и посадочное место.

5.2 Назначение выводов и идентификация полярности

Компонент имеет несколько выводов. Назначение следующее:

• Выводы (0,1) и 2: Подключены к кристаллу синего/белого светодиода (InGaN).
• Выводы 3 и 4: Подключены к кристаллу красного светодиода (AlInGaP).
• Выводы 5 и (6,7): Не подключены (пустые).

Цвет линзы - желтый. При подключении к цепи драйвера необходимо соблюдать правильную полярность; подача обратного напряжения может повредить устройство.

5.3 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (расположение медных контактов) на ПП для обеспечения надежной пайки, правильного теплового режима и механической стабильности. Следование этой рекомендации помогает предотвратить "эффект надгробия" и обеспечивает хорошие паяные соединения.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Подробный температурный профиль пайки оплавлением указан для бессвинцовых процессов, соответствующий J-STD-020B. График профиля показывает:

• Предварительный нагрев/Разогрев:Контролируемый подъем для активации флюса.
• Зона выдержки (сушки):Плато для равномерного нагрева платы и компонента.
• Зона оплавления:Пиковая температура не должна превышать максимально допустимую для компонента (связана с температурой хранения).
• Скорость охлаждения:Контролируемое снижение для правильного затвердевания паяных соединений.

Следование этому профилю критически важно для предотвращения теплового удара и обеспечения надежных паяных соединений без повреждения корпуса светодиода или внутреннего кристалла.

6.2 Очистка

Если необходима очистка после пайки:

• Используйте только этиловый или изопропиловый спирт.
• Погружайте светодиод при нормальной комнатной температуре.
• Ограничьте время погружения менее одной минуты.
• Избегайте использования неуказанных химических очистителей, так как они могут повредить материал корпуса (например, вызвать изменение цвета или растрескивание).

6.3 Условия хранения и обращения

• Запечатанная упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤70% относительной влажности (RH). Срок годности составляет один год при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH. Компоненты, извлеченные из оригинальной упаковки, должны пройти ИК пайку оплавлением в течение 168 часов (7 дней).
• Длительное хранение (вне упаковки):На срок более 168 часов храните светодиоды в герметичном контейнере с осушителем или в эксикаторе, продуваемом азотом, чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать "эффект попкорна" во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленту и катушку

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте для автоматизированной сборки.

• Ширина ленты:12 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальное количество упаковки:500 штук для остаточных количеств.
• Пустые ячейки в ленте запечатаны верхней покровной лентой.
• Допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов.
• Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

Подробные размеры ячейки ленты и катушки приведены в спецификации.

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Типовые схемы включения

Светодиоды - это устройства с токовым управлением. Последовательный токоограничивающий резистор - это простейший метод управления. Значение резистора (R_s) можно рассчитать по закону Ома: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит предел даже при разбросе параметров компонентов. Для более стабильной работы, особенно при изменении напряжения питания или температуры, рекомендуется использовать драйверы постоянного тока (линейные или импульсные).

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика, правильный тепловой расчет продлевает срок службы светодиода и поддерживает стабильный световой выход.

• Используйте рекомендуемую контактную площадку на ПП для улучшения теплоотвода.
• В приложениях с высоким током или высокой температурой окружающей среды рассмотрите возможность использования тепловых переходных отверстий под площадкой для отвода тепла на внутренние или нижние медные слои.
• Убедитесь, что максимальная температура перехода не превышена, учитывая тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде (θ_JA).

8.3 Особенности оптического проектирования

• Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое, рассеянное световое пятно, подходящее для подсветки и индикаторов состояния.
• Для получения более сфокусированных лучей над светодиодом можно установить вторичную оптику (линзы).
• Желтая линза действует как цветовой фильтр/рассеиватель для белого света, что может влиять на точную коррелированную цветовую температуру (CCT).

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основное отличие этого компонента заключается в его двухцветной (белый и красный) конфигурации в одном SMD корпусе. Это экономит место на ПП и упрощает сборку по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов. Ключевые моменты включают:

• Экономия пространства:Объединяет две функции в одном посадочном месте.
• Простота сборки:Один цикл установки вместо двух.
• Производительность:Предоставляет отдельные, независимо адресуемые источники белого и красного света с указанными бинами производительности для каждого.
• Совместимость:Стандартный форм-фактор EIA и совместимость с ИК пайкой оплавлением делают его готовым решением для современных SMT линий.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Можно ли питать светодиод напрямую от источника 5В?

Нет. Прямое подключение источника 5В к светодиоду вызовет чрезмерный ток, что, вероятно, приведет к его разрушению. Необходимо использовать механизм ограничения тока, например, последовательный резистор или драйвер постоянного тока, настроенный на максимум 30 мА постоянного тока.

10.2 В чем разница между световым потоком (лм) и силой света (мкд)?

Световой поток (люмены) измеряет общее количество видимого света, излучаемого светодиодом во всех направлениях. Сила света (канделы) измеряет, насколько ярким кажется светодиод с определенного направления наблюдения. Значение мкд в спецификации обычно представляет собой осевую (на оси) силу света. Светодиод с широким углом обзора может иметь высокие люмены, но более низкие мкд по сравнению со светодиодом с узким лучом при тех же люменах.

10.3 Как интерпретировать коды бинов при заказе?

Укажите комбинированный код бина (например, A3) из таблицы соответствия, чтобы гарантировать получение светодиодов с желаемым диапазоном производительности как для белого (например, W2), так и для красного (например, R1) компонентов. Это критически важно для приложений, требующих одинаковой яркости и цвета на нескольких устройствах.

10.4 Подходит ли этот светодиод для использования на улице?

Диапазон рабочих температур расширен до -40°C, но максимум составляет +85°C. Хотя он может функционировать в некоторых уличных условиях, в спецификации в основном перечислены внутренние применения (вывески, дисплеи). Для уличного использования следует учитывать потенциальное воздействие УФ-излучения, проникновение влаги и более высокие температуры окружающей среды, что может потребовать дополнительных защитных мер, не описанных в данном документе.

11. Практический пример проектирования и применения

Сценарий: Двухцветный индикатор состояния для сетевого маршрутизатора

Конструктору нужны индикаторы питания (постоянный белый) и сетевой активности (мигающий красный) на компактной плате маршрутизатора.

Реализация:

1. Выбор компонента:Выбран LTST-008UWQEET, поскольку он предоставляет оба требуемых цвета в одном посадочном месте размером 3.2мм x 2.8мм, экономя место.
2. Проектирование схемы:Разработаны две независимые цепи управления:
   • Простой резистор от шины 3.3В для питания белого светодиода током ~15 мА в качестве постоянного индикатора "питание включено".
   • Вывод GPIO основного процессора, также с последовательным резистором, управляет красным светодиодом. Прошивка мигает этим выводом для индикации передачи данных.
3. Разводка печатной платы:Используется рекомендуемая контактная площадка. К площадкам добавлены тепловые перемычки для облегчения пайки при сохранении теплового пути к земляной полигоне для небольшого рассеивания тепла.
4. Сортировка (бины):Для единообразия всех производимых устройств в спецификации материалов (BOM) указан код бина A3 (Белый: W2, Красный: R1), гарантируя, что все маршрутизаторы имеют индикаторы схожей яркости.
5. Сборка:Компоненты поставляются на 7-дюймовых катушках, совместимых с установочной машиной (pick-and-place) сборочной линии. Указанный профиль ИК пайки оплавлением запрограммирован в печи.

Этот пример подчеркивает полезность компонента в приложениях с многофункциональными индикаторами при ограниченном пространстве, что характерно для потребительской электроники.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) - это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией.

• Белый светодиод:Обычно синий светодиодный кристалл из нитрида индия-галлия (InGaN) покрыт слоем люминофора. Синий свет от кристалла возбуждает люминофор, который затем излучает желтый свет. Комбинация синего и желтого света воспринимается человеческим глазом как белый. Желтая линза может дополнительно модифицировать этот выход.
• Красный светодиод:Красный свет генерируется непосредственно полупроводниковым кристаллом из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Когда электроны рекомбинируют с дырками в полупроводниковом материале, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретный состав материала определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае красный (~630 нм).

Прямое напряжение (V_F) является характеристикой энергии запрещенной зоны полупроводникового материала; более широкая запрещенная зона (синий/белый) приводит к более высокому V_F, чем более узкая запрещенная зона (красный).

13. Тенденции развития

Область SMD светодиодов продолжает развиваться с несколькими четкими тенденциями:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в материаловедении и дизайне кристаллов дают больше светового выхода на единицу электрической мощности, снижая энергопотребление и тепловую нагрузку.
• Повышенная надежность и срок службы:Достижения в материалах корпусов, методах крепления кристаллов и стабильности люминофора увеличивают срок службы, делая светодиоды пригодными для более ответственных применений.
• Миниатюризация:Корпуса продолжают уменьшаться (например, с 3528 до 2016 и 1010 размеров), сохраняя или улучшая оптические характеристики, что позволяет создавать более плотные и компактные электронные конструкции.
• Улучшенное качество цвета и однородность:Более жесткие допуски при сортировке и новые составы люминофора приводят к лучшему индексу цветопередачи (CRI) для белых светодиодов и более насыщенным, однородным цветам для монохромных светодиодов.
• Интегрированные решения:Помимо многоцветных корпусов, тенденции включают светодиоды со встроенными драйверами (ИС), встроенными стабилитронами для защиты от ЭСР и корпуса, разработанные для конкретных оптических паттернов, что снижает потребность во внешних компонентах.

Компоненты, подобные описанному в этой спецификации, представляют собой промежуточный шаг в интеграции, объединяя несколько дискретных функций в один надежный и технологичный корпус.