Техническая спецификация SMD RGB светодиода LTST-S32F1KT-5A - Полноцветный чип - Напряжение 1.6-3.1В - Мощность 75-80мВт

1. Обзор продукта

LTST-S32F1KT-5A представляет собой компактный, бокового свечения, полноцветный светодиод для поверхностного монтажа (SMD). Он объединяет три различных полупроводниковых чипа в одном корпусе: чип AlInGaP для красного свечения и два чипа InGaN для зеленого и синего свечения. Такая конфигурация позволяет генерировать широкий спектр цветов путем индивидуального или комбинированного управления тремя каналами. Устройство предназначено для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB), имеет луженые выводы для улучшенной паяемости и совместимости с бессвинцовыми (Pb-free) профилями оплавления.

Основная цель разработки — предоставить надежный, высокояркий RGB источник света для применений с ограниченным пространством, где требуется индикация состояния, подсветка или символическая подсветка. Его миниатюрные размеры и профиль линзы бокового излучения делают его особенно подходящим для интеграции в тонкую бытовую электронику, устройства связи и промышленные панели управления, где фронтальное пространство ограничено, но боковая видимость имеет решающее значение.

1.1 Особенности

• Соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Оптическая конструкция бокового обзора с прозрачной линзой.
• Использует сверхъяркую полупроводниковую технологию InGaN (для зеленого/синего) и AlInGaP (для красного).
• Поставляется на 8-мм ленте, намотанной на стандартные катушки диаметром 7 дюймов для автоматического оборудования pick-and-place.
• Соответствует стандартным габаритным размерам EIA (Альянса электронной промышленности).
• Совместим по входной логике (I.C. compatible) для легкого сопряжения с микроконтроллерами и драйверными схемами.
• Полностью совместим с массовыми процессами инфракрасной (IR) пайки оплавлением.

1.2 Области применения

• Телекоммуникационное оборудование (например, сотовые базовые станции, маршрутизаторы).
• Устройства офисной автоматизации (например, принтеры, сканеры, многофункциональные устройства).
• Панели индикации и интерфейсы управления бытовой техники.
• Индикаторы состояния и неисправностей промышленного оборудования.
• Подсветка клавиатур и кнопок в портативных устройствах.
• Универсальные индикаторы состояния и питания.
• Микродисплеи и подсветка значков.
• Сигнальные и символические светильники на панелях управления.

2. Технические параметры: Подробное объективное толкование

В этом разделе представлен детальный анализ предельных рабочих условий и характеристик устройства в определенных условиях испытаний. Все данные указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется непрерывная работа на этих пределах или вблизи них.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Красный: 75 мВт, Зеленый/Синий: 80 мВт. Это максимально допустимая мощность, рассеиваемая в виде тепла внутри корпуса.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):Красный: 80 мА, Зеленый/Синий: 100 мА. Применимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения тепловой перегрузки.
• Постоянный прямой ток (I_F):Красный: 30 мА, Зеленый/Синий: 20 мА. Максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +100°C. Допустимый диапазон температур, когда устройство не находится под напряжением.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что определяет его уровень чувствительности к влаге (MSL) и способность к оплавлению.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний (I_F= 5мА, Ta=25°C).

• Сила света (I_V):Измеряется в милликанделах (мкд). Минимальные значения: Красный: 18.0 мкд, Зеленый: 45.0 мкд, Синий: 11.2 мкд. Максимальные значения: Красный: 45.0 мкд, Зеленый: 180.0 мкд, Синий: 45.0 мкд. Этот широкий диапазон управляется через систему бинов.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 130 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину пиковой интенсивности, определяющий ширину луча.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):Типичная: Красный: 632 нм, Зеленый: 520 нм, Синий: 468 нм. Длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Единая длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, соответствующая цвету светодиода. Диапазон: Красный: 617-631 нм (Тип. 624 нм), Зеленый: 520-540 нм (Тип. 527 нм), Синий: 463-477 нм (Тип. 470 нм).
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Типичная: Красный: 17 нм, Зеленый: 35 нм, Синий: 26 нм. Спектральная ширина полосы, измеренная на половине максимальной интенсивности, указывает на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (V_F):При I_F=5мА. Диапазон: Красный: 1.6 - 2.3 В, Зеленый: 2.7 - 3.1 В, Синий: 2.7 - 3.1 В. Этот параметр также разбит на бины.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R= 5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении; этот тест предназначен только для контроля качества.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам производительности. LTST-S32F1KT-5A использует отдельные бины для прямого напряжения (V_F) и силы света (I_V).

3.1 Бин прямого напряжения (V_F)

Для зеленого и синего чипов (испытано при I_F=5мА):

- Код бина E7: V_F= от 2.70В до 2.90В.

- Код бина E8: V_F= от 2.90В до 3.10В.

Допуск для каждого бина составляет ±0.1В. Прямое напряжение красного чипа V_Fуказано, но не разбито на бины в этом документе.

3.2 Бин силы света (I_V)

Измерено при I_F=5мА. Допуск для каждого бина составляет ±15%.

Синий:L (11.2-18.0 мкд), M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд).

Зеленый:P (45.0-71.0 мкд), Q (71.0-112.0 мкд), R (112.0-180.0 мкд).

Красный:M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд).

Код бина указан на упаковке, что позволяет разработчикам выбирать светодиоды с одинаковой яркостью для многодиодных массивов.

4. Анализ характеристических кривых

Типичные характеристические кривые иллюстрируют взаимосвязь между ключевыми параметрами. Они необходимы для проектирования схем и управления температурным режимом.

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Показывает нелинейную зависимость между током накачки и световым потоком для каждого цвета. Работа выше рекомендуемого постоянного тока приводит к уменьшению отдачи и увеличению нагрева.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует эффект теплового тушения, когда световой поток уменьшается с ростом температуры перехода. Для высокотемпературных сред необходимы надлежащий теплоотвод или снижение номинального тока.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Отображает вольт-амперную характеристику диода. Динамическое сопротивление можно определить по наклону кривой выше напряжения включения.
• Спектральное распределение:Графики, показывающие относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны для каждого чипа, выделяющие пик (λ_p) и спектральную ширину (Δλ).

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному SMD корпусу. Критические размеры включают длину, ширину и высоту корпуса, а также рекомендации по посадочному месту (footprint) для проектирования PCB. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.1 мм, если не указано иное. Детальная диаграмма указывает назначение выводов: Вывод 1 для анода красного, Вывод 2 для анода зеленого и Вывод 3 для анода синего. Катоды всех трех чипов внутренне соединены с Выводом 4.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок PCB и полярность

Предоставлена диаграмма посадочного места для обеспечения правильного формирования паяного соединения во время оплавления. Конструкция учитывает формирование паяных фасок и предотвращает эффект "надгробия". Полярность четко обозначена маркировкой на корпусе устройства (обычно точка или скошенный угол), соответствующей Выводу 1 (Красный).

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Рекомендуемый профиль инфракрасного оплавления (бессвинцовый процесс)

График время-температура определяет рекомендуемый профиль пайки оплавлением:

- Предварительный нагрев: 150-200°C до 120 секунд.

- Оплавление: Пиковая температура не выше 260°C.

- Время выше 260°C: Максимум 10 секунд.

- Количество проходов: Максимум два цикла оплавления.

Для ручной пайки паяльником: Температура ≤300°C, время ≤3 секунды, только один раз.

6.2 Очистка

Если очистка необходима после пайки, следует использовать только указанные спиртосодержащие растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт. Погружение должно производиться при нормальной температуре менее одной минуты. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.3 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР:Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ЭСР). Обращение должно осуществляться с использованием заземленных браслетов, антистатических ковриков и правильно заземленного оборудования.
• Чувствительность к влаге:Упаковано как MSL 3. После вскрытия оригинального влагозащитного пакета компоненты должны быть пропаяны оплавлением в течение одной недели (168 часов) в условиях цеха (≤30°C/60% относительной влажности). Для более длительного хранения вне пакета используйте сушильный шкаф или контейнер с осушителем. Компоненты, подвергшиеся воздействию более одной недели, требуют прокаливания (например, 60°C в течение 20 часов) перед оплавлением для предотвращения "вспучивания".

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Устройство поставляется в тисненой несущей ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм).

- Количество на катушке: 3000 штук.

- Минимальное количество заказа для остатков: 500 штук.

- Ширина ленты: 8 мм.

- Расстояние между гнездами и размеры катушки соответствуют стандартам ANSI/EIA-481.

- Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте — два.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Каждый цветовой канал (Красный, Зеленый, Синий) должен управляться независимо через токоограничивающий резистор или, предпочтительно, источник постоянного тока. Прямое напряжение различается для каждого цвета (Красный ~2.0В, Зеленый/Синий ~3.0В), поэтому при использовании общего источника напряжения с последовательными резисторами требуются отдельные расчеты для установки тока. Для ШИМ (широтно-импульсной модуляции) регулировки яркости или смешения цветов убедитесь, что драйвер может работать с требуемой частотой и током.

8.2 Соображения по проектированию

• Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медной фольги на PCB или тепловые переходные отверстия под теплоотводящей площадкой устройства (если применимо) для отвода тепла, особенно при работе на максимальном токе или близком к нему.
• Снижение номинального тока:Для работы вблизи верхнего предела диапазона температур (+80°C) уменьшите прямой ток для поддержания надежности и предотвращения ускоренной деградации светового потока.
• Оптическое проектирование:Профиль бокового излучения идеально подходит для применений со световодами или волноводами. Учитывайте угол обзора 130 градусов при проектировании световодов для обеспечения равномерного освещения.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевые отличительные особенности LTST-S32F1KT-5A заключаются в его специфической комбинации характеристик:

- Бокового свечения против верхнего свечения:В отличие от обычных светодиодов верхнего излучения, это устройство излучает свет сбоку, что позволяет уникально интегрировать его в панели с боковой подсветкой или индикаторы состояния на вертикальной поверхности PCB.

- Полноцветный в одном корпусе:Интегрирует три чипа основных цветов, экономя место на плате по сравнению с использованием трех отдельных одноцветных светодиодов.

- Смешение технологий:Использует оптимальный полупроводниковый материал для каждого цвета: высокоэффективный AlInGaP для красного и высокояркий InGaN для зеленого/синего, что обеспечивает хорошую общую световую отдачу.

- Прочная конструкция:Луженые выводы и совместимость с жесткими профилями инфракрасного оплавления делают его подходящим для современного массового производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать все три цвета от одного источника 5В?

О: Да, но вы должны использовать отдельные токоограничивающие резисторы для каждого канала. Рассчитайте значение резистора как R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_F из спецификации для безопасного проектирования. Например, для синего канала при 20мА: R = (5В - 3.1В) / 0.02А = 95 Ом (используйте 100 Ом).

В2: Почему максимальный постоянный ток разный для красного (30мА) и зеленого/синего (20мА)?

О: Это в основном связано с различиями во внутренней квантовой эффективности и тепловых характеристиках полупроводниковых материалов AlInGaP (Красный) и InGaN (Зеленый/Синий). Красный чип, как правило, может выдерживать более высокие плотности тока в рамках тех же тепловых ограничений корпуса.

В3: Как получить белый свет с этим RGB светодиодом?

О: Белый свет создается одновременным питанием красного, зеленого и синего чипов в определенных соотношениях токов. Точное соотношение зависит от желаемой цветовой температуры (например, холодный белый, теплый белый) и конкретного бина используемых светодиодов. Это требует калибровки или использования петли обратной связи с цветовым сенсором для точных результатов.

В4: Каково значение кодов бинов?

О: Коды бинов обеспечивают постоянство цвета и яркости. Для применений с несколькими светодиодами (например, световая полоса) указание и использование светодиодов из одних и тех же бинов V_F и I_V критически важно, чтобы избежать видимых различий в оттенке цвета или яркости между соседними устройствами.

11. Практический пример использования

Сценарий: Индикатор состояния для сетевого маршрутизатора

Разработчику нужен многоцветный индикатор состояния для маршрутизатора, показывающий питание (постоянный зеленый), активность (мигающий зеленый), ошибку (красный) и режим настройки (синий). Использование LTST-S32F1KT-5A экономит место по сравнению с тремя отдельными светодиодами. Конструкция бокового излучения позволяет свету попадать в световод, ведущий к передней панели тонкого корпуса маршрутизатора. Выводы GPIO микроконтроллера, каждый с последовательным резистором (рассчитанным на ток 5-10мА), управляют отдельными цветами. Широкий угол обзора обеспечивает видимость индикатора под разными углами в помещении.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые приборы с p-n переходом. При приложении прямого напряжения электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. LTST-S32F1KT-5A использует:

- AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия):Материальная система с запрещенной зоной, соответствующей красному и янтарному свету. Обеспечивает высокую эффективность в красно-оранжевом спектре.

- InGaN (нитрид индия-галлия):Материальная система с настраиваемой запрещенной зоной, способная излучать свет от ультрафиолетового через синий до зеленого, в зависимости от содержания индия. Является стандартом для высокоярких синих и зеленых светодиодов.

13. Технологические тренды

Общая траектория развития SMD светодиодов, подобных этому, включает:

- Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции чипов приводят к увеличению люменов на ватт (лм/Вт), снижая энергопотребление при том же световом потоке.

- Миниатюризация:Продолжающееся уменьшение размеров корпуса при сохранении или увеличении оптической мощности.

- Улучшение цветопередачи и постоянства:Более жесткие допуски бинов и новые технологии люминофоров (для белых светодиодов) обеспечивают более стабильные цветовые точки и более высокий индекс цветопередачи (CRI).

- Интегрированная интеллектуальность:Развитие "умных LED" модулей со встроенными драйверами, контроллерами и интерфейсами связи (например, I2C, SPI) для упрощения проектирования систем. Хотя LTST-S32F1KT-5A является дискретным компонентом, отрасль движется в сторону более интегрированных решений для сложных задач освещения.