Техническая документация на SMD светодиод LTST-B680VSKT - Желтый AlInGaP - 20мА - 120мВт

1. Обзор продукта

LTST-B680VSKT представляет собой светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для автоматизированной сборки печатных плат (PCB). Он относится к семейству миниатюрных светодиодов, подходящих для применений с ограниченным пространством. Устройство использует полупроводниковый материал арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения желтого света, инкапсулированного в корпус с прозрачной линзой. Основные цели проектирования — совместимость с процессами крупносерийного производства и надежность в различных электронных средах.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества этого светодиода включают его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его экологически безопасным для современной электроники. Он поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что является стандартным (EIA) форматом, совместимым с автоматическим оборудованием для установки компонентов. Эта особенность значительно упрощает сборочные линии. Компонент также разработан для совместимости с процессами пайки оплавлением в инфракрасном (ИК) диапазоне, который является доминирующим методом монтажа SMD-компонентов. Его основные целевые рынки — телекоммуникационное оборудование, устройства офисной автоматизации, бытовая техника, системы промышленной автоматики, а также внутренние вывески или дисплеи, где требуется надежное, компактное индикаторное освещение.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

В этом разделе представлен детальный анализ предельных рабочих условий и характеристик светодиода в стандартных условиях.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Максимальный постоянный прямой ток (IF) составляет 50 мА. Для импульсного режима работы допустим пиковый прямой ток 80 мА при строгом скважности 1/10 и длительности импульса 0,1 мс. Максимальное обратное напряжение (VR), которое можно приложить, составляет 5 В. Устройство может рассеивать до 120 мВт мощности. Диапазон рабочих температур и температур хранения указан от -40°C до +100°C, что свидетельствует о надежности для использования в жестких условиях.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены в типичных рабочих условиях (Ta=25°C, IF=20мА) и представляют ожидаемую производительность. Сила света (Iv) имеет типичный диапазон от 900 мкд (милликандел) до 1800 мкд, что указывает на яркий выходной сигнал, подходящий для целей индикации. Угол обзора (2θ1/2) составляет 120 градусов, обеспечивая очень широкую диаграмму направленности. Пиковая длина волны излучения (λp) обычно равна 591 нм, что попадает в желтую область видимого спектра. Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемый цвет, указана в диапазоне от 584,0 нм до 594,0 нм. Прямое напряжение (VF) при 20мА варьируется от минимума 1,8В до максимума 2,4В, с подразумеваемым типичным значением в этом диапазоне. Обратный ток (IR) очень низкий, максимум 10 мкА при обратном смещении 5В.

3. Объяснение системы сортировки (биннинга)

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности (бинам). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным пороговым требованиям для их применения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

Светодиоды сортируются на основе падения прямого напряжения при 20мА. Бины: D2 (1,80В - 2,00В), D3 (2,00В - 2,20В) и D4 (2,20В - 2,40В). Для каждого бина применяется допуск ±0,1В. Выбор светодиодов из одного бина Vf помогает поддерживать равномерность тока, когда несколько светодиодов подключены параллельно от общего источника напряжения.

3.2 Сортировка по силе света (Iv)

Световой поток классифицируется на три бина: V2 (900 - 1120 мкд), W1 (1120 - 1400 мкд) и W2 (1400 - 1800 мкд). Для каждого бина интенсивности применяется допуск ±11%. Эта сортировка имеет решающее значение для применений, требующих одинакового уровня яркости для нескольких индикаторов.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (Wd)

Цвет (доминирующая длина волны) сортируется на четыре бина: H (584,0 - 586,5 нм), J (586,5 - 589,0 нм), K (589,0 - 591,5 нм) и L (591,5 - 594,0 нм). Каждый бин имеет допуск ±1 нм. Это обеспечивает постоянство цвета, что жизненно важно для многосветодиодных дисплеев или индикаторов состояния, где важна цветовая согласованность.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графические кривые, их значение описано здесь. Типичные кривые включают зависимость между прямым током (IF) и прямым напряжением (VF), показывающую экспоненциальную ВАХ диода. Другая ключевая кривая отображает зависимость относительной силы света от температуры окружающей среды, обычно показывая снижение выходной мощности с ростом температуры. Кривая спектрального распределения иллюстрирует узкую полосу пропускания излучения с центром около 591 нм, что характерно для технологии AlInGaP и приводит к насыщенному желтому цвету.

5. Механическая и корпусная информация

Светодиод поставляется в стандартном SMD-корпусе. Цвет линзы — прозрачный, цвет источника света — желтый от кристалла AlInGaP. Все размеры корпуса указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0,2 мм, если не указано иное. Техническое описание включает подробные чертежи размеров самого светодиода, рекомендуемую разводку контактных площадок на PCB для пайки оплавлением в ИК-диапазоне или паровом фазе, а также упаковку (размеры ленты и катушки).

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Рекомендуемый профиль ИК-оплавления

Для бессвинцовых процессов пайки рекомендуется профиль оплавления, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры включают температуру предварительного нагрева от 150°C до 200°C, время предварительного нагрева до 120 секунд максимум и максимальную температуру корпуса не выше 260°C в течение не более 10 секунд. Важно отметить, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции PCB, используемой паяльной пасты и печи.

6.2 Условия хранения

Не вскрытые влагозащищенные пакеты с осушителем должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%, рекомендуемый срок хранения — один год. После вскрытия оригинальной упаковки светодиоды должны храниться при ≤30°C и ≤60% RH. Настоятельно рекомендуется завершить процесс ИК-оплавления в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия. Для хранения сверх этого срока перед пайкой необходима сушка при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения повреждения типа \"попкорн\" во время оплавления.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные спиртовые растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Необходимо избегать неспецифицированных химических очистителей, так как они могут повредить материал корпуса.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 8-мм лента на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартная 13-дюймовая катушка содержит 8000 штук. Минимальный объем заказа остатков — 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481, с допущением максимум двух последовательных отсутствующих компонентов (пустых ячеек) в ленте.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для надежной работы и равномерной яркости при параллельном включении нескольких светодиодов крайне важно использовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом. Это компенсирует незначительные различия в прямом напряжении (Vf) каждого устройства, предотвращая \"перетягивание\" тока, когда один светодиод потребляет больше тока и выглядит ярче, а другие — тусклее. Простая схема с последовательным резистором является рекомендуемым и наиболее надежным методом управления.

8.2 Соображения при проектировании

Разработчики должны учитывать тепловой режим. Хотя устройство может работать при температуре до 100°C, световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Для применений с высоким током или высокой температурой окружающей среды может потребоваться достаточная площадь медной разводки на PCB или тепловые переходные отверстия. Широкий угол обзора 120 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, где индикатор должен быть виден с широкого диапазона позиций, но не для применений с сфокусированным лучом.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как фосфид галлия (GaP), светодиоды AlInGaP обеспечивают более высокую эффективность и более яркий выходной сигнал для цветов в диапазоне от красного до желтого. Прозрачная линза, в отличие от рассеивающей или тонированной, обеспечивает максимально возможный световой выход от кристалла, максимизируя силу света. Сочетание стандартного корпуса EIA, упаковки на ленте и совместимости с ИК-оплавлением делает это устройство высоко подходящим для современного автоматизированного производства электроники, предлагая преимущества в стоимости и скорости сборки по сравнению со светодиодами в выводном исполнении.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника логического напряжения 3,3В или 5В?

О: Нет. Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Необходимое значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_питания - Vf_светодиода) / I_желаемый. Например, при питании 5В, Vf 2,2В и желаемом токе 20мА, R = (5 - 2,2) / 0,02 = 140 Ом.

В: Зачем нужна система сортировки по Vf, Iv и Wd?

О: Производство полупроводников имеет естественные вариации. Сортировка распределяет детали по группам производительности, позволяя разработчикам выбирать необходимый уровень согласованности для своего применения, обеспечивая предсказуемое поведение в конечном продукте.

В: Что произойдет, если я превышу абсолютные максимальные параметры?

О: Превышение этих пределов, даже кратковременное, может вызвать немедленное или скрытое повреждение, сокращая срок службы или приводя к катастрофическому отказу. Всегда проектируйте с запасом прочности.

11. Пример практического применения

Рассмотрим проектирование панели управления для промышленного прибора с несколькими желтыми индикаторами состояния. Разработчик выбирает светодиоды из бина интенсивности W1 (1120-1400 мкд) и бина длины волны K (589,0-591,5 нм), чтобы обеспечить равномерную яркость и цвет. Светодиоды размещаются на PCB с рекомендуемой разводкой контактных площадок. Вывод GPIO микроконтроллера, настроенный как выход с открытым стоком, управляет каждым светодиодом через последовательный резистор 150 Ом, подключенный к шине 3,3В. Такая конфигурация обеспечивает ток примерно 18 мА ((3,3В - 2,2В)/150Ом ≈ 7,3 мА, требуется пересчет для фактического Vf), гарантируя надежную работу в пределах спецификаций. Панель собирается с использованием процесса ИК-оплавления с профилем, соответствующим рекомендациям технического описания.

12. Введение в принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый p-n переходный диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое (в данном случае, сделанном из AlInGaP). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP имеет запрещенную зону, соответствующую свету в красной, оранжевой, янтарной и желтой областях спектра.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии SMD светодиодов — движение к все более высокой световой отдаче (больше светового потока на ватт электрической мощности), улучшенной цветопередаче и насыщенности, а также увеличению плотности мощности в более компактных корпусах. Также наблюдается постоянное стремление к повышению надежности и увеличению срока службы. Кроме того, интеграция с управляющей электроникой, такой как встроенные стабилизаторы тока или драйверы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), становится все более распространенной в продвинутых светодиодных корпусах, хотя устройство, описанное здесь, является базовым дискретным компонентом.