Техническая спецификация SMD светодиода LTW-482DS5 - Белый InGaN, желтая линза - Электрические и оптические параметры

1. Обзор продукта

LTW-482DS5 представляет собой светодиодную лампу для поверхностного монтажа (SMD), предназначенную для автоматизированной сборки печатных плат (ПП). Это компонент из семейства, разработанного для применений, где критически важен ограниченный размер. Устройство сочетает в себе сверхъяркий белый полупроводниковый чип на основе нитрида индия-галлия (InGaN) с желтоватой линзой, что обеспечивает специфический цветовой выход. Конструкция светодиода совместима со стандартными процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, широко используемыми в массовом производстве электроники.

Ключевое преимущество компонента заключается в его миниатюрном форм-факторе и пригодности для автоматизированного оборудования pick-and-place, что упрощает производство. Он классифицируется как стандартный корпус по нормам EIA (Альянса электронной промышленности), что гарантирует широкую совместимость с производственными линиями. Устройство также указано как совместимое с ИС (интегральными схемами), что означает возможность его прямого управления типичными логическими уровнями напряжений от микроконтроллеров или других цифровых схем без необходимости в сложных промежуточных драйверах во многих случаях.

Целевой рынок для данного светодиода охватывает широкий спектр потребительской и промышленной электроники. Основные области применения включают индикацию состояния, подсветку клавиатур и кнопок, а также интеграцию в микродисплеи. Он также используется в телекоммуникационном оборудовании, устройствах офисной автоматизации, различных бытовых приборах и для внутренней подсветки вывесок или символов, где требуется компактный и надежный источник света.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению светодиода. Эти значения указаны для температуры окружающей среды (Ta) 25°C. Максимальный постоянный прямой ток (IF) составляет 20 мА. Допускается более высокий пиковый прямой ток 100 мА, но только в импульсном режиме со строгим коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса не более 0,1 миллисекунды. Максимальная рассеиваемая мощность — 72 милливатта (мВт). Устройство рассчитано на работу в диапазоне температур от -20°C до +80°C и может храниться в среде от -40°C до +85°C. Критический параметр для сборки — условие инфракрасной пайки: температура не должна превышать 260°C в течение 10 секунд во время оплавления.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Типичные рабочие характеристики измеряются при Ta=25°C и прямом токе (IF) 5 мА, что является стандартным тестовым условием. Прямое напряжение (VF) варьируется от минимума 2,55 вольт до максимума 3,15 вольт, с типичным значением в этом диапазоне. Сила света (Iv), мера воспринимаемой яркости, имеет широкий диапазон от 71,0 милликандел (мкд) до 280,0 мкд. Это различие контролируется системой сортировки (бининга). Угол обзора (2θ1/2), определяемый как угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения, составляет 130 градусов, что указывает на очень широкую диаграмму направленности. Цветовые координаты, определяющие цветовую точку в цветовом пространстве CIE 1931, указаны как x=0,304 и y=0,301 в тестовых условиях. Обратный ток (IR) гарантированно менее 10 микроампер при обратном напряжении (VR) 5В, хотя устройство не предназначено для работы в обратном направлении.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Для обеспечения стабильности при массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. Для LTW-482DS5 используется трехмерная система сортировки по прямому напряжению (VF), силе света (Iv) и оттенку (цветовой точке).

3.1 Сортировка по прямому напряжению (VF)

VF сортируется с шагом 0,1В от V1 (2,55В - 2,65В) до V6 (3,05В - 3,15В). Для каждой группы применяется допуск ±0,1В. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с более узким диапазоном напряжений для применений, требующих равномерной яркости при питании от источника постоянного напряжения, или для более точного согласования с расчетами токоограничивающих резисторов.

3.2 Сортировка по силе света (Iv)

Сила света сортируется по трем основным кодам: Q (71,0 - 112,0 мкд), R (112,0 - 180,0 мкд) и S (180,0 - 280,0 мкд). Для каждого диапазона применяется допуск ±15%. Эта сортировка крайне важна для применений, где важна одинаковая воспринимаемая яркость нескольких светодиодов, например, в массивах подсветки или группах индикаторов состояния.

3.3 Сортировка по оттенку (цвету)

Цветовые координаты (x, y) сортируются по шести областям, обозначенным S1–S6. Каждая группа определяет четырехугольную область на диаграмме цветности CIE 1931. Группы сформированы так, чтобы объединять светодиоды со схожими цветовыми температурами белого света и оттенками. Для каждой координаты в пределах ее группы применяется допуск ±0,01. Это обеспечивает цветовую однородность при использовании нескольких светодиодов рядом. Приведенная диаграмма визуально отображает эти области S1–S6 на графике цветности.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, графически отображающие зависимость между ключевыми параметрами. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для такого светодиода обычно включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта нелинейная кривая показывает, как напряжение растет с увеличением тока. Она необходима для проектирования схемы управления, особенно при использовании источника постоянного напряжения с последовательным резистором.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока управления. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует тепловое снижение светового выхода. По мере роста температуры перехода светодиода его световая отдача уменьшается. Понимание этого критически важно для управления тепловым режимом в приложении.
• Относительное спектральное распределение мощности:Для белого светодиода этот график показывает интенсивность излучения на каждой длине волны. Белый светодиод типа InGaN обычно имеет синий пик излучения от самого чипа в сочетании с более широким желтым излучением от люминофорного покрытия, что в результате дает воспринимаемый белый свет.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному контуру корпуса SMD. Все критические размеры, такие как длина, ширина, высота и расстояние между выводами, указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0,1 мм, если не оговорено иное. Цвет линзы — желтый, цвет источника (чипа) — белый. Подробные чертежи с размерами включены в спецификацию для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Идентификация полярности и дизайн контактных площадок

Компонент имеет маркировку или конструктивные особенности (например, скошенный угол или точка) для обозначения катодного (отрицательного) вывода. Предоставляется рекомендуемая разводка контактных площадок (посадочное место) на печатной плате для обеспечения правильного формирования паяного соединения, надежного электрического контакта и оптимальной механической стабильности во время и после процесса оплавления. Также может быть указано направление пайки относительно ориентации корпуса для предотвращения эффекта "надгробия" (когда один конец отрывается от площадки).

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Предоставляется рекомендуемый профиль оплавления для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки. Ключевые параметры включают стадию предварительного нагрева, определенное время выше температуры ликвидуса, пиковую температуру не выше 260°C и время нахождения при этой пиковой температуре, ограниченное максимум 10 секундами. Профиль разработан для минимизации термического напряжения на корпусе светодиода при обеспечении надежного паяного соединения. Подчеркивается, что оптимальный профиль может варьироваться в зависимости от конкретной конструкции печатной платы, припоя и характеристик печи.

6.2 Хранение и обращение

Светодиоды являются влагочувствительными устройствами (MSL 3). В запечатанном оригинальном влагозащитном пакете с осушителем срок их хранения составляет один год при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. После вскрытия пакета компоненты должны храниться при ≤30°C и ≤60% RH. Рекомендуется завершить процесс ИК-оплавления в течение одной недели после вскрытия. Для хранения вне оригинальной упаковки более одной недели перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения повреждения типа "попкорн" во время оплавления.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химические очистители могут повредить пластиковую линзу или материал корпуса.

6.4 Меры предосторожности от ЭСР (электростатического разряда)

Светодиод подвержен повреждениям от статического электричества и скачков напряжения. Во время обращения и сборки должны применяться надлежащие меры защиты от ЭСР. Это включает использование заземленных браслетов, антистатических перчаток и обеспечение правильного заземления всего оборудования и рабочих поверхностей.

7. Упаковка и информация для заказа

LTW-482DS5 поставляется в упаковке для автоматизированной сборки. Компоненты размещаются в тисненой несущей ленте шириной 8 мм. Эта лента намотана на стандартные катушки диаметром 7 дюймов (примерно 178 мм). Каждая полная катушка содержит 3000 штук. Для количеств меньше полной катушки доступна минимальная упаковка в 500 штук для остатков. Упаковка в ленте и на катушке соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Лента имеет защитную крышку для защиты компонентов, и существует ограничение на максимальное количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Управление светодиодом

Светодиод — это устройство с токовым управлением. Наиболее распространенный и стабильный метод работы — использование источника постоянного тока. При использовании источника постоянного напряжения (например, вывода GPIO микроконтроллера или стабилизированной шины питания) последовательно со светодиодом необходимо установить токоограничивающий резистор. Номинал резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (V_питания - VF_светодиода) / I_желаемый. Например, для питания светодиода типичным тестовым током 5 мА от источника 5В, предполагая VF=2,8В: R = (5В - 2,8В) / 0,005А = 440 Ом. Стандартный резистор на 470 Ом будет подходящим выбором. Также следует проверить мощность резистора: P = I²R = (0,005)² * 470 = 0,01175 Вт, поэтому стандартный резистор на 1/8 Вт (0,125 Вт) более чем достаточен.

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 72 мВт), эффективный тепловой режим по-прежнему важен для долговечности и поддержания светового выхода. Производительность светодиода ухудшается с ростом температуры перехода. Сама печатная плата выступает в роли радиатора. Обеспечение достаточной площади меди, соединенной с тепловой площадкой или выводами светодиода, и наличие вентиляции в закрытом корпусе помогают рассеивать тепло. Избегайте длительной работы светодиода одновременно при абсолютно максимальном токе и температуре.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 130 градусов создает очень широкий, рассеянный луч. Это идеально для освещения площадей или индикаторов состояния, которые должны быть видны под широким углом. Для применений, требующих более сфокусированного луча, потребуется добавить внешнюю вторичную оптику (например, линзы или световоды). Желтая линза будет фильтровать излучаемый белый свет, смещая итоговый выходной цвет в сторону более теплых тонов.

9. Техническое сравнение и отличия

LTW-482DS5 отличается специфической комбинацией белого чипа InGaN и желтой линзы. По сравнению со стандартным белым светодиодом с прозрачной линзой, этот продукт предлагает отчетливый, более теплый цветовой выход, который может быть желателен для определенных эстетических или функциональных требований (например, имитация ламп накаливания в индикаторах). Его широкий угол обзора является ключевой особенностью по сравнению со светодиодами с узким углом, используемыми для точечного освещения. Комплексная система сортировки по напряжению, силе света и цвету обеспечивает уровень однородности, важный для применений с несколькими светодиодами, который может быть не так строго определен в более дешевых или универсальных предложениях. Его соответствие стандартам автоматического монтажа и ИК-оплавления делает его надежным выбором для современного автоматизированного производства электроники.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 3,3В?

О: Возможно, но это зависит от прямого напряжения (VF) светодиода. Если VF светодиода находится в нижней части диапазона (например, 2,6В), разница составляет 0,7В. При желаемом токе 5 мА требуется резистор R = 0,7В / 0,005А = 140 Ом. Это выполнимо. Однако, если VF светодиода составляет 3,1В, разница всего 0,2В, что требует резистора на 40 Ом. При токе 5 мА падение напряжения на внутреннем драйвере МК может стать значительным, потенциально препятствуя правильному зажиганию светодиода или вызывая нестабильную яркость. Для стабильной работы во всех группах VF более надежна схема с драйвером (например, транзистором).

В: В чем разница между "Цветом линзы" и "Цветом источника"?

О: "Цвет источника" относится к свету, излучаемому самим полупроводниковым чипом до прохождения через линзу корпуса. Здесь это белый чип InGaN. "Цвет линзы" — это цвет пластикового компаунда, формирующего купол светодиода. Желтая линза действует как фильтр, поглощая некоторые длины волн (например, синие) и пропуская другие (желтые, красные), в результате чего итоговый излучаемый свет выглядит более теплым (более желтым/янтарным), чем исходный выход белого чипа.

В: Почему важен параметр обратного тока (IR), если устройство не предназначено для обратной работы?

О: Тест IR в первую очередь является тестом качества и надежности. Высокий обратный ток утечки может указывать на дефект в полупроводниковом переходе. Кроме того, в схемах, где светодиод может подвергаться обратным переходным процессам напряжения (даже кратковременно), знание максимальной утечки помогает в проектировании защитных цепей для предотвращения повреждений или неожиданного поведения схемы.

В: Как интерпретировать код группы на упаковке?

О: На этикетке упаковки должны быть указаны коды групп VF, Iv и оттенка (например, V3R-S4). Это позволяет узнать конкретный диапазон характеристик светодиодов в этой партии. Для критичных применений, требующих высокой однородности, при заказе можно указать точные коды групп.

11. Практические примеры применения

Пример 1: Подсветка клавиатуры

В клавиатуре ноутбука несколько светодиодов LTW-482DS5 могут быть размещены под полупрозрачным слоем клавиш. Их широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает равномерное освещение всей клавиатуры. Желтая линза дает теплую белую подсветку, которая часто считается менее резкой, чем холодная белая, особенно в условиях слабого освещения. Разработчики выбирают светодиоды из одинаковых групп силы света (Iv) и оттенка (Sx), чтобы обеспечить равномерный цвет и яркость по всей клавиатуре.

Пример 2: Панель индикации состояния на промышленном оборудовании

На панели управления промышленного оборудования эти светодиоды могут использоваться в качестве индикаторов состояния для "Включено"