Техническая документация на SMD светодиод LTST-C990KSKT-BL - Размеры 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 1.8-2.4В - Мощность 62.5мВт - Желтый

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики светодиода LTST-C990KSKT-BL, выполненного в корпусе для поверхностного монтажа (SMD). Разработанный для автоматизированной сборки печатных плат (ПП), этот компонент идеально подходит для применений с ограниченным пространством в широком спектре потребительской и промышленной электроники.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают его миниатюрные габариты, высокую яркость, обеспечиваемую полупроводниковым чипом AlInGaP, и полную совместимость с автоматизированным оборудованием для установки компонентов и процессами пайки инфракрасным (ИК) оплавлением. Компонент разработан в соответствии со стандартами RoHS. Области его применения разнообразны: телекоммуникационное оборудование (например, беспроводные и сотовые телефоны), устройства офисной автоматизации, такие как ноутбуки, сетевые системы, бытовая техника, а также внутренняя световая индикация и подсветка символов. Конкретные применения включают подсветку клавиатур, индикаторы состояния, микродисплеи и общие сигнальные светильники.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

В следующих разделах подробно описаны ключевые электрические, оптические и тепловые параметры, определяющие рабочие характеристики светодиода.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы. При температуре окружающей среды (Ta) 25°C: Максимальный постоянный прямой ток (IF) составляет 25 мА. Устройство может выдерживать более высокий пиковый прямой ток 60 мА, но только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Максимально допустимое обратное напряжение (VR) составляет 5 В. Общая рассеиваемая мощность не должна превышать 62.5 мВт. Диапазон рабочих температур составляет от -30°C до +85°C, в то время как диапазон температур хранения расширяется от -40°C до +85°C. Компонент выдерживает пайку инфракрасным оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение 10 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти характеристики измерены в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, IF=20 мА) и представляют типичные показатели. Сила света (Iv), мера воспринимаемой яркости, варьируется от минимума 450.0 мкд до максимума 1120.0 мкд. Угол обзора, определяемый как 2θ1/2, где интенсивность составляет половину осевого значения, равен 75 градусам, что указывает на относительно широкую диаграмму направленности. Пиковая длина волны излучения (λP) обычно составляет 591.0 нм. Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемую цветовую точку на диаграмме цветности CIE, задана в диапазоне от 584.5 нм до 594.5 нм, что прочно помещает её в желтую область спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет приблизительно 15 нм. Прямое напряжение (VF) при токе 20 мА находится в диапазоне от 1.8 В до 2.4 В. Обратный ток (IR) при напряжении 5 В составляет не более 10 мкА.

2.3 Тепловые аспекты

Хотя кривые явно не детализированы в предоставленном отрывке, максимальная рассеиваемая мощность 62.5 мВт и указанный диапазон рабочих температур являются ключевыми тепловыми параметрами. Конструкторы должны обеспечить, чтобы разводка печатной платы и условия эксплуатации позволяли осуществлять адекватный отвод тепла для поддержания температуры перехода в безопасных пределах, поскольку превышение предельных параметров приведет к ухудшению производительности и сокращению срока службы.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе измеренных параметров. Эта система позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям применения.

3.1 Биннинг прямого напряжения (VF)

Для желтой модификации прямое напряжение сортируется на два бина при испытательном токе 20 мА: Бин F2 (1.80 В до 2.10 В) и Бин F3 (2.10 В до 2.40 В). Допуск для каждого бина составляет ±0.1 В. Выбор светодиодов из одного бина VF помогает поддерживать равномерное распределение тока при параллельном соединении нескольких устройств.

3.2 Биннинг силы света (Iv)

Сила света классифицируется на два бина: Бин U (450.0 мкд до 710.0 мкд) и Бин V (710.0 мкд до 1120.0 мкд). Допуск составляет ±15% от диапазона бина. Это позволяет осуществлять выбор на основе требуемых уровней яркости, причем Бин V предлагает более высокую выходную мощность.

3.3 Биннинг оттенка (Доминирующая длина волны)

Доминирующая длина волны, определяющая точный оттенок желтого, разделена на четыре бина: Бин H (584.5 нм до 587.0 нм), Бин J (587.0 нм до 589.5 нм), Бин K (589.5 нм до 592.0 нм) и Бин L (592.0 нм до 594.5 нм). Допуск для каждого бина составляет ±1 нм. Этот точный бининг имеет решающее значение для применений, требующих строгого соответствия цветов, таких как многосветодиодные дисплеи или индикаторы состояния, где постоянство цвета имеет первостепенное значение.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические кривые упоминаются, но не отображаются в тексте, типичные графики для такого устройства включали бы следующие, предоставляя более глубокое понимание производительности в различных условиях.

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

Эта кривая показывает нелинейную зависимость между током, протекающим через светодиод, и падением напряжения на нем. Она необходима для проектирования схемы ограничения тока (например, последовательного резистора или драйвера постоянного тока), чтобы обеспечить стабильную работу при желаемом уровне яркости без превышения максимального номинального тока.

4.2 Сила света в зависимости от прямого тока

Этот график иллюстрирует, как световой выход увеличивается с ростом прямого тока. Обычно он линеен в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах. Работа вблизи максимального постоянного тока может обеспечить более высокую яркость, но может снизить эффективность и ускорить деградацию светового потока со временем.

4.3 Сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Эта характеристическая кривая демонстрирует негативное влияние повышения температуры перехода на световой выход. По мере роста температуры сила света обычно уменьшается. Понимание этого снижения номинальных характеристик критически важно для применений, работающих в условиях повышенных температур, чтобы обеспечить поддержание достаточной яркости.

4.4 Спектральное распределение

Спектральный график показал бы относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны, с центром вокруг пика 591 нм и полушириной ~15 нм. Это подтверждает монохроматическое желтое излучение чипа AlInGaP.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном SMD-корпусе, соответствующем стандарту EIA. Ключевые размеры включают длину 3.2 мм, ширину 2.8 мм и высоту 1.9 мм. Все размерные допуски составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Устройство оснащено прозрачной купольной линзой, которая способствует достижению угла обзора 75 градусов.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на ПП

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для проектирования печатной платы, обеспечивающий надежную пайку и правильное механическое выравнивание. Соблюдение этой рекомендуемой геометрии контактных площадок имеет решающее значение для получения качественных паяных соединений и предотвращения эффекта "гробового камня" во время оплавления.

5.3 Идентификация полярности

Катодный (отрицательный) вывод обычно маркируется на корпусе устройства, часто выемкой, зеленой точкой или срезанным углом на линзе или корпусе. Правильная ориентация полярности должна соблюдаться во время сборки для обеспечения корректной работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки инфракрасным оплавлением

Для процессов бессвинцовой пайки рекомендуется определенный профиль оплавления. Пиковая температура корпуса не должна превышать 260°C, а время выше 260°C должно быть ограничено максимум 10 секундами. Устройство должно подвергаться не более чем двум циклам оплавления в этих условиях. Рекомендуется этап предварительного нагрева между 150°C и 200°C продолжительностью до 120 секунд для минимизации термического удара. Эти параметры соответствуют стандартам JEDEC, чтобы обеспечить надежные паяные соединения без повреждения корпуса светодиода.

6.2 Инструкции по ручной пайке

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна поддерживаться на уровне или ниже 300°C. Время контакта для каждого паяного соединения должно быть ограничено максимум 3 секундами, и эта операция должна выполняться только один раз на соединение, чтобы предотвратить чрезмерную передачу тепла к полупроводниковому кристаллу.

6.3 Условия хранения

Не вскрытые влагочувствительные пакеты (MSL 3) должны храниться при температуре ≤ 30°C и относительной влажности (RH) ≤ 90% и использоваться в течение одного года. После вскрытия оригинальной герметичной упаковки светодиоды должны храниться в среде, не превышающей 30°C и 60% RH. Настоятельно рекомендуется завершить процесс ИК-оплавления в течение одной недели после вскрытия. Для более длительного хранения вне оригинального пакета компоненты должны храниться в герметичном контейнере с осушителем или в эксикаторе, продуваемом азотом. Если хранение вне оригинальной упаковки превышает одну неделю, перед пайкой требуется прогрев при температуре приблизительно 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время оплавления.

6.4 Процедуры очистки

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной комнатной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические очистители могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Светодиоды поставляются в тисненой несущей ленте на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм) в соответствии со стандартами ANSI/EIA-481. Каждая катушка содержит 3000 штук. Размеры карманов ленты разработаны для надежного удержания компонента размером 3.2x2.8 мм. Верхняя покрывающая лента герметизирует карманы. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте — два. Для количеств меньше полной катушки доступна минимальная упаковочная партия в 500 штук для остаточных заказов.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиод должен управляться источником постоянного тока или через токоограничивающий резистор, включенный последовательно с источником напряжения. Значение последовательного резистора (R_s) можно рассчитать по закону Ома: R_s = (V_питания - V_F) / I_F, где V_F — прямое напряжение светодиода при желаемом токе I_F (например, 20 мА). Использование максимального V_F, равного 2.4 В, гарантирует, что резистор выбран с запасом для ограничения тока при всех условиях бининга.

8.2 Соображения по проектированию и меры предосторожности

Чувствительность к ЭСР:Светодиод чувствителен к электростатическому разряду (ЭСР). Во время обращения и сборки должны применяться надлежащие меры защиты от ЭСР, включая использование заземленных браслетов, антистатических ковриков и оборудования, безопасного для работы с ЭСР.
Управление током:Никогда не подключайте светодиод непосредственно к источнику напряжения без ограничения тока, так как это вызовет чрезмерный ток, мгновенный перегрев и катастрофический отказ.
Теплоуправление:Убедитесь, что разводка печатной платы обеспечивает адекватный теплоотвод, особенно при работе на максимальном постоянном токе или близко к нему. Избегайте размещения светодиода рядом с другими значительными источниками тепла.
Область применения:Этот компонент предназначен для электронного оборудования общего назначения. Он не рассчитан на применение в случаях, когда отказ может представлять прямую угрозу для жизни или безопасности, например, в авиации, медицинских системах жизнеобеспечения или критических системах управления транспортом без предварительной консультации и квалификации.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTST-C990KSKT-BL отличается использованием полупроводникового материала AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светоизлучающего чипа. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный GaP (фосфид галлия), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к большей яркости (до 1120 мкд) при заданном токе. Прозрачная линза, в отличие от рассеивающей или окрашенной, максимизирует выход света и способствует четко определенному углу обзора 75 градусов. Его полная совместимость с высокопроизводительными автоматизированными процессами сборки SMT, включая жесткие профили ИК-оплавления, делает его экономически эффективным и надежным выбором для современного производства электроники.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?
О: Пиковая длина волны (λP) — это единственная длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность максимальна (типично 591 нм). Доминирующая длина волны (λd) выводится из цветовых координат CIE и представляет собой единственную длину волны чистого монохроматического света, который соответствовал бы воспринимаемому цвету светодиода (584.5-594.5 нм). λd более актуальна для спецификации цвета.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В?
О: Да, но последовательный резистор обязателен. Используя максимальное V_F 2.4В и целевой I_F 20мА, значение резистора будет R = (3.3В - 2.4В) / 0.02А = 45 Ом. Стандартный резистор 47 Ом будет подходящим выбором, что приведет к немного меньшему току.

В: Почему бининг важен?
О: Биннинг обеспечивает постоянство в производстве. Например, использование светодиодов только из бина V для силы света и бина K для длины волны гарантирует, что все индикаторы на панели будут иметь почти одинаковую яркость и один и тот же оттенок желтого, что критически важно для качества продукции и эстетики.

В: Что означает "MSL 3" для хранения?
О: Уровень чувствительности к влаге 3 указывает, что упакованное устройство может находиться в условиях производственного цеха (≤ 30°C/60% RH) до 168 часов (7 дней), прежде чем потребуется прогрев для удаления влаги, которая может вызвать внутренние повреждения во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением.

11. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для сетевого маршрутизатора.
Панель требует четыре желтых светодиода для индикации состояния "Питание", "Интернет", "Wi-Fi" и "Ethernet". Чтобы обеспечить единообразный внешний вид, разработчик указывает светодиоды из бина V (для высокой, постоянной яркости) и бина J (для определенного желтого оттенка). Схема питается от шины 5В маршрутизатора. Последовательный резистор рассчитывается с использованием максимального V_F для безопасности: R = (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Резистор 130 Ом, 1/8Вт включается последовательно с каждым светодиодом. Разводка печатной платы использует рекомендуемый посадочный рисунок и включает небольшие тепловые перемычки на катодных площадках. Сборочное производство следует предоставленному профилю ИК-оплавления. Конечный продукт демонстрирует четыре ярких, идеально подобранных желтых индикатора, хорошо видимых под широким углом.

12. Введение в принцип работы

Излучение света в этом светодиоде основано на электролюминесценции в полупроводниковом чипе, состоящем из AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение запрещенной зоны чипа (около 2В), электроны и дырки инжектируются в активную область из n-типа и p-типа полупроводниковых слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае желтый. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует чип, обеспечивая механическую защиту, формируя выходной световой пучок (угол обзора 75 градусов) и усиливая выход света из полупроводникового материала.

13. Технологические тренды и контекст

Использование материала AlInGaP для желтых, оранжевых и красных светодиодов представляет собой устоявшуюся высокопроизводительную технологию, предлагающую превосходную эффективность и яркость по сравнению со старыми решениями на основе GaAsP и GaP. Современные тенденции в SMD светодиодах сосредоточены на повышении эффективности (люмен на ватт), достижении более высоких максимальных токов и мощностей в меньших корпусах, улучшении цветопередачи и насыщенности, а также повышении надежности в суровых условиях окружающей среды. Кроме того, продолжаются области развития, связанные с интеграцией с интеллектуальными драйверами и разработкой светодиодов в корпусах масштаба кристалла (CSP), которые исключают традиционный пластиковый корпус. Описанный здесь компонент использует проверенную, надежную технологию, оптимизированную для экономически эффективного, крупносерийного производства в основных потребительских и промышленных применениях.