LTST-E683RGBW SMD LED Техническая спецификация - 3.2x2.8x1.9мм - Красный 2.4В/Зеленый 3.8В/Синий 3.8В - 72-80мВт - Русская документация

1. Обзор продукта

LTST-E683RGBW — это поверхностно-монтируемый (SMD) светодиод, объединяющий три различных полупроводниковых источника света в одном компактном корпусе. Он сочетает в себе чип AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для красного свечения и два чипа InGaN (нитрид индия-галлия) для зеленого и синего свечения, все покрытые рассеивающей линзой. Такая конфигурация позволяет генерировать широкий спектр цветов, включая белый свет при смешении всех трех цветов в соответствующих интенсивностях. Основное применение — в подсветке, индикаторах состояния, декоративном освещении и полноцветных дисплейных модулях, где критически важны экономия места и автоматизированная сборка. Его ключевые преимущества включают совместимость со стандартными процессами инфракрасной и групповой пайки оплавлением, бессвинцовую конструкцию, соответствующую директиве RoHS, и упаковку, подходящую для высокообъемного автоматизированного оборудования для установки на 8-миллиметровых катушках.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные режимы эксплуатации

Эти режимы определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется непрерывная работа светодиода на этих пределах или близко к ним. Ключевые параметры включают:

• Рассеиваемая мощность (Pd):Красный: 72мВт, Зеленый/Синий: 80мВт. Это максимально допустимая мощность, которую светодиод может рассеивать в виде тепла при непрерывной работе на постоянном токе при температуре окружающей среды 25°C. Превышение этого предела грозит тепловым разгоном и сокращением срока службы.
• Пиковый прямой ток (Ifp):Красный: 80мА, Зеленый/Синий: 100мА. Это максимально допустимый импульсный ток, указанный для скважности 1/10 и длительности импульса 0.1мс. Он значительно выше номинального постоянного тока, что позволяет создавать кратковременные вспышки высокой интенсивности.
• Постоянный прямой ток (If):Красный: 30мА, Зеленый/Синий: 20мА. Это рекомендуемый максимальный непрерывный прямой ток для надежной долгосрочной работы. Превышение этого значения увеличит световой поток, но также приведет к большему выделению тепла, что со временем может ухудшить состояние полупроводникового материала и люминофоров (если они есть).
• Температурный диапазон:Рабочий: от -40°C до +85°C; Хранения: от -40°C до +100°C. Эти диапазоны обеспечивают механическую и электрическую целостность светодиода во время использования и в нерабочие периоды.

2.2 Электрические и оптические характеристики

These are the typical performance parameters measured under standard test conditions (Ta=25°C, If=20mA).

• Сила света (Iv):Измеряется в милликанделах (мкд) и представляет собой воспринимаемую яркость светодиода человеческим глазом (с использованием фотопического фильтра CIE). Указанные диапазоны: Красный: 71-224 мкд, Зеленый: 355-900 мкд, Синий: 140-355 мкд. Зеленый чип, как правило, демонстрирует наивысшую световую отдачу.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичное значение 120 градусов указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности излучения. Этот угол определяется как полный угол, при котором сила света падает до половины своего значения на центральной оси (0 градусов).
• Пиковая длина волны (λp) и доминирующая длина волны (λd):λp (Красный: 639нм, Зеленый: 518нм, Синий: 468нм) — это длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально. λd (Красный: 631нм, Зеленый: 525нм, Синий: 470нм) — это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как соответствующая цвету светодиода, полученная из цветовой диаграммы CIE. Они тесно связаны, но не идентичны, особенно для широкополосных источников.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Этот параметр, обычно 20нм (Красный), 35нм (Зеленый) и 25нм (Синий), указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Меньшее значение означает более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (Vf):Падение напряжения на светодиоде при токе 20мА. Диапазоны: Красный: 1.8-2.4В, Зеленый: 2.8-3.8В, Синий: 2.8-3.8В. Более высокое Vf для зеленых и синих чипов InGaN по сравнению с красным чипом AlInGaP обусловлено разной шириной запрещенной зоны их полупроводниковых материалов. Для правильной работы необходим токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока.
• Обратный ток (Ir):Максимум 10мкА при VR=5В. Этот светодиод не предназначен для работы в обратном смещении. Приложение обратного напряжения может вызвать мгновенный и катастрофический отказ из-за низкого напряжения обратного пробоя p-n перехода.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам производительности. В спецификации приведены коды бинов только для силы света каждого цвета.

• Бины силы света для красного:Q1 (71-90 мкд), Q2 (90-112 мкд), R1 (112-140 мкд), R2 (140-180 мкд), S1 (180-224 мкд). Допуск внутри каждого бина составляет ±11%.
• Бины силы света для зеленого:T2 (355-450 мкд), U1 (450-560 мкд), U2 (560-710 мкд), V1 (710-900 мкд). Допуск внутри каждого бина составляет ±11%.
• Бины силы света для синего:R2 (140-180 мкд), S1 (180-224 мкд), S2 (224-280 мкд), T1 (280-355 мкд). Допуск внутри каждого бина составляет ±11%.

При заказе или проектировании указание требуемого кода бина(-ов) имеет решающее значение для достижения однородного внешнего вида в массиве или дисплее. Смешивание бинов может привести к видимым вариациям яркости или цвета.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF-файле на странице 5 упоминаются типичные характеристические кривые, в тексте конкретные графики не приведены. Основываясь на стандартном поведении светодиодов, эти кривые обычно включают:

• Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Показывает экспоненциальную зависимость. "Напряжение колена" — это точка, где начинается проводимость, после чего ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения.
• Зависимость силы света от прямого тока:Обычно линейна при низких токах, но может насыщаться при высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Показывает, как световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Красные светодиоды AlInGaP обычно имеют более выраженный эффект теплового тушения по сравнению с синими/зелеными светодиодами InGaN.
• Спектральное распределение мощности:Графики, показывающие относительную интенсивность света, излучаемого в спектре длин волн для каждого цветного чипа.

Эти кривые жизненно важны для понимания поведения светодиода в нестандартных условиях (разные токи управления, температуры) и для проектирования системы теплового управления.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному посадочному месту SMD-корпуса по стандарту EIA. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.2мм, если не указано иное) определяют его размещение на печатной плате. Назначение выводов: Вывод 1: Анод красного, Вывод 4: Анод зеленого, Вывод 3: Анод синего. Общий катод, вероятно, соединен внутри с другим выводом или теплоотводящей площадкой (конкретное соединение требует проверки по чертежу размеров). Рассеивающая линза помогает достичь более широкого и равномерного угла обзора.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для печатной платы

Предлагается схема контактных площадок для инфракрасной или паровой пайки оплавлением. Следование этой рекомендации обеспечивает правильное формирование паяного соединения, хороший отвод тепла от перехода светодиода и механическую стабильность. Конструкция площадки учитывает формирование паяного мениска и предотвращает эффект "гробового камня" во время оплавления.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Для бессвинцового процесса предлагается профиль, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C максимум 120 секунд для постепенного нагрева платы и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Время выше температуры ликвидуса (обычно ~217°C для бессвинцового припоя) должно контролироваться для формирования надежных соединений без перегрева светодиода.
• Общее время пайки:Максимум 10 секунд при пиковой температуре, допускается не более двух циклов оплавления.

Соблюдение этого профиля предотвращает тепловой удар, который может привести к растрескиванию эпоксидной линзы или полупроводникового кристалла, а также предотвращает чрезмерный рост интерметаллических соединений в паяных соединениях.

6.2 Ручная пайка

При необходимости допускается ручная пайка паяльником со строгими ограничениями: температура жала не более 300°C, время пайки не более 3 секунд на соединение. Допускается только один цикл ручной пайки. Необходимо избегать прямого контакта жала с корпусом светодиода; тепло следует подводить к контактной площадке на печатной плате.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные спиртовые растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт, при нормальной температуре в течение менее одной минуты. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить материал эпоксидной линзы, вызвав помутнение, растрескивание или изменение цвета.

6.4 Хранение и чувствительность к влажности

Корпус светодиода чувствителен к влаге. Если оригинальный герметичный влагозащитный пакет (с осушителем) не вскрыт, хранение должно осуществляться при температуре ≤30°C и влажности ≤70% RH, с рекомендуемым сроком использования в течение одного года. После вскрытия пакета компоненты должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤60% RH. Компоненты, подвергавшиеся воздействию окружающей влажности более 168 часов (7 дней), должны быть прогреты при температуре примерно 60°C в течение не менее 48 часов перед пайкой оплавлением для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса из-за быстрого расширения пара во время оплавления).

7. Упаковка и информация для заказа

Продукт поставляется в стандартной для автоматизированной сборки упаковке:

• Лента и катушка:Компоненты размещаются в несущей ленте шириной 8мм.
• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов (178мм).
• Количество на катушке:2000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Верхняя покрывающая лента:Пустые ячейки запечатываются верхней покрывающей лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации на катушку допускается максимум два последовательно отсутствующих светодиода.
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B.

Артикул LTST-E683RGBW следует внутренней системе кодирования производителя, где "RGBW" указывает на цветовую комбинацию, способную создавать белый свет.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Полноцветные дисплейные панели:Используются в качестве отдельных пикселей или субпикселей в больших видеостенах или внутренних вывесках.
• Подсветка:Для ЖК-панелей в потребительской электронике, автомобильных приборных панелях или промышленных пультах управления, часто в сочетании со световодами и рассеивателями.
• Индикаторы состояния:В сетевое оборудование, бытовой технике и приборах, где требуется многоцветное кодирование состояния.
• Декоративное и архитектурное освещение:В лентах или модулях для создания цветовых эффектов.

8.2 Особенности проектирования

• Управление током:Всегда используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым цветовым каналом. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (Vпитания - Vf_светодиода) / If. Используйте максимальное значение Vf из спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит предел даже для светодиода с высоким Vf.
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, правильная разводка печатной платы с достаточной площадью меди (тепловые площадки) необходима для отвода тепла от перехода светодиода, особенно при работе на высоких токах или в условиях высокой температуры окружающей среды. Это поддерживает световой выход и долговечность.
• Смешение цветов и управление:Для достижения определенных цветов или белых точек широтно-импульсная модуляция (ШИМ) является предпочтительным методом управления интенсивностью каждого канала, поскольку она поддерживает постоянное прямое напряжение и цветность в отличие от аналогового диммирования.
• Защита от электростатического разряда (ЭСР):Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду. Внедрите процедуры безопасной работы с ЭСР во время сборки.

9. Техническое сравнение и отличия

Хотя прямое сравнение с другими моделями в PDF-файле отсутствует, ключевые отличительные особенности LTST-E683RGBW можно выделить:

• Интегрированный RGB-корпус:Объединяет три чипа в одном корпусе размером 3.2x2.8мм, экономя место на печатной плате по сравнению с использованием трех отдельных одноцветных светодиодов.
• Рассеивающая широкоугольная линза:Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкую, равномерную диаграмму направленности, подходящую для применений, требующих широких углов обзора без вторичной оптики.
• Совместимость с процессами:Явная совместимость со стандартной инфракрасной/групповой пайкой оплавлением и автоматической установкой делает его подходящим для высокообъемного, экономически эффективного производства.
• Выбор материала:Использование AlInGaP для красного цвета обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP на GaP.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Могу ли я одновременно подавать на красный светодиод ток 30мА, а на зеленый/синий — 20мА?

Да, вы можете управлять каждым каналом независимо на их соответствующих максимальных постоянных прямых токах. Однако необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность корпуса. Если все три включены на максимальном токе, рассчитайте общую мощность: Pкрасный = 30мА * 2.4В(макс) = 72мВт; Pзеленый = 20мА * 3.8В(макс) = 76мВт; Pсиний = 20мА * 3.8В(макс) = 76мВт. Сумма (224мВт), вероятно, превышает общую способность корпуса к рассеиванию тепла. Следовательно, одновременная работа на полной мощности может потребовать снижения номинальных характеристик или улучшенного теплового управления. Обратитесь к подробным данным о тепловом сопротивлении, если они доступны.

10.2 Почему прямое напряжение разное для каждого цвета?

Прямое напряжение в основном определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP (красный) имеет меньшую ширину запрещенной зоны (~1.9-2.0 эВ), чем InGaN (зеленый/~2.4 эВ, синий/~2.7 эВ). Для преодоления более широкой запрещенной зоны электронам требуется больше энергии, что приводит к более высокому падению прямого напряжения.

10.3 Как получить белый свет с этим RGB светодиодом?

Белый свет создается путем смешения трех основных цветов (красного, зеленого, синего) в определенных соотношениях интенсивности. Не существует единственного "правильного" соотношения, так как оно зависит от целевой белой точки (например, холодный белый, теплый белый). Вам нужно будет экспериментировать с разными уровнями тока или скважностью ШИМ для каждого канала. Использование микроконтроллера с ШИМ-выходами — наиболее гибкий подход. Обратите внимание, что RGB-смешение часто дает белый свет с более низким индексом цветопередачи (CRI) по сравнению с белыми светодиодами на основе люминофорного преобразования.

10.4 Что произойдет, если перепутать полярность подключения?

Приложение обратного напряжения, даже небольшого (например, 5В, как в условиях теста Ir), может вызвать протекание большого обратного тока, что потенциально приведет к немедленному и необратимому повреждению (пробою перехода). Всегда проверяйте полярность перед подачей питания. Включение последовательного диода для защиты от обратной полярности в цепи питания является хорошей практикой для всей схемы.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование многоцветного индикатора состояния для портативного устройства. Индикатор должен показывать красный (ошибка), зеленый (норма), синий (активен) и голубой (активен+норма), используя один LTST-E683RGBW для экономии места.

Реализация:

1. Схема драйвера:Используйте микроконтроллер с тремя выводами GPIO, поддерживающими ШИМ. Каждый вывод подключается к базе маломощного NPN-транзистора (например, 2N3904). Коллектор каждого транзистора подключается к катоду (общему) соответствующего цветного светодиода через токоограничивающий резистор. Аноды светодиодов подключаются к шине питания 3.3В.
2. Расчет резистора (для зеленого, наихудший случай Vf=3.8В):R = (3.3В - 3.8В) / 0.02А = Отрицательное значение. Это указывает на то, что 3.3В недостаточно для прямого смещения зеленых/синих светодиодов при их типичном Vf. Решение: используйте более высокое напряжение питания (например, 5В) для цепи светодиодов. Пересчет для зеленого при 5В: R = (5.0В - 3.8В) / 0.02А = 60 Ом. Используйте стандартный резистор 62 Ом. Для красного: R = (5.0В - 2.4В) / 0.03А ≈ 87 Ом, используйте 91 Ом.
3. Программное управление:Запрограммируйте микроконтроллер на установку скважности ШИМ: 100% для чистых цветов. Для голубого (синий+зеленый) установите оба канала (синий и зеленый) на 100%. Баланс интенсивности между зеленым и синим можно регулировать с помощью ШИМ для настройки оттенка голубого.
4. Проверка теплового режима:Максимальный сценарий по мощности — голубой (Зеленый+Синий оба на 20мА). Pобщая ≈ (5В-3.8В)*0.02А * 2 = 48мВт, что хорошо в пределах возможностей корпуса. Убедитесь, что на печатной плате под светодиодом есть небольшая медная площадка для распределения тепла.

12. Введение в принцип работы

Излучение света в светодиодах основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область (переход). Когда электрон рекомбинирует с дыркой, высвобождается энергия. В полупроводниках с прямой запрещенной зоной, таких как AlInGaP и InGaN, эта энергия высвобождается в основном в виде фотона (частицы света). Длина волны (цвет) излучаемого фотона определяется энергией запрещенной зоны (Eg) полупроводникового материала согласно уравнению λ ≈ 1240 / Eg (где λ в нм, а Eg в эВ). Рассеивающая эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла, формирования выходного светового пучка и улучшения вывода света из чипа.

13. Технологические тренды

Область SMD RGB светодиодов развивается под влиянием нескольких ключевых тенденций:

• Повышение эффективности и светимости:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте, конструкции чипов и методах вывода света продолжают повышать световую отдачу (люмен на ватт), позволяя создавать более яркие дисплеи или снижать энергопотребление.
• Миниатюризация:Корпуса становятся меньше (например, 2.0x1.6мм, 1.6x1.6мм) при сохранении или улучшении оптических характеристик, что позволяет создавать дисплеи с более высоким разрешением.
• Улучшение постоянства цвета и системы бинов:Более жесткие допуски бинов для силы света, доминирующей длины волны и прямого напряжения становятся стандартом, уменьшая необходимость калибровки в конечных продуктах.
• Интегрированные драйверы и "умные" светодиоды:Растущей тенденцией является интеграция схем управления (таких как интерфейсы I2C или SPI) в сам корпус светодиода, создавая адресуемые "умные" RGB светодиоды, которые упрощают проектирование системы и проводку.
• Повышенная надежность и срок службы:Улучшения в материалах корпусов (например, высокотемпературные силиконы вместо эпоксидной смолы) и методах крепления кристаллов увеличивают максимальную рабочую температуру и общий срок службы светодиодов, особенно для автомобильных и промышленных применений.