Техническая спецификация LTST-C191TBKT-2A - Синий SMD светодиод - Размеры 3.2x1.6x0.55мм - Напряжение 2.45-2.95В - Мощность 76мВт

1. Обзор продукта

LTST-C191TBKT-2A — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений с ограниченным пространством. Его основная технология основана на полупроводниковом чипе из нитрида индия-галлия (InGaN), который отвечает за излучение синего света. Основными рынками для этого компонента являются потребительская электроника, индикаторные лампы, подсветка небольших дисплеев и различные портативные устройства, где требуется надежный, яркий и компактный источник света.

Отличительной особенностью данного светодиода является его исключительно малая высота — всего 0,55 миллиметра. Эта сверхтонкая форм-фактор позволяет интегрировать его в продукты с серьезными ограничениями по вертикальному пространству, что способствует созданию более изящных и тонких конечных изделий. Корпус использует материал линзы «водянисто-прозрачный» (water-clear), который не рассеивает свет, что приводит к более сфокусированному и интенсивному лучу, подходящему для применений, требующих высокой силы света от крошечного источника.

1.1 Ключевые преимущества

• Миниатюризация:Высота 0,55 мм является значительным преимуществом для сверхтонких конструкций изделий.
• Высокая яркость:Используется сверхъяркий чип InGaN, обеспечивающий высокую силу света в малом корпусе.
• Совместимость:Разработан для совместимости с автоматическим оборудованием для установки компонентов (pick-and-place) и стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, что облегчает крупносерийную автоматизированную сборку.
• Стандартизация:Соответствует стандартным контурам корпусов EIA (Альянс электронной промышленности), обеспечивая предсказуемость при разводке печатной платы (PCB) и сборке.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ) и классифицируется как «зеленый» продукт, отвечая международным экологическим требованиям.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен объективный анализ ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации. Понимание этих значений критически важно для правильного проектирования схемы и надежной работы.

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Они не являются условиями для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла без ухудшения характеристик или срока службы. Превышение этого предела грозит тепловым повреждением.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Этот ток допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс). Используется в приложениях, требующих кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это максимальный рекомендуемый ток для непрерывной работы на постоянном токе. Проектирование драйверной схемы для работы на этом токе или ниже обеспечивает долгосрочную надежность.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -20°C до +80°C. Гарантируется, что светодиод будет функционировать в пределах своих заданных параметров в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -30°C до +100°C. Устройство может храниться без эксплуатации в этих пределах без повреждений.
• Условия пайки оплавлением (ИК):Пиковая температура 260°C не более 10 секунд. Это определяет тепловой профиль, который компонент может выдержать в процессе сборки печатной платы.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток (I_F) 2 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):4,5 - 18,0 мкд (милликандела). Это измеряет воспринимаемую яркость светодиода человеческим глазом. Широкий диапазон указывает на использование системы бининга (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором интенсивность света падает до половины от максимального значения (на оси). Угол 130 градусов указывает на относительно широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны (λ_P):468 нм (типичное значение). Это конкретная длина волны, на которой выходная оптическая мощность является наибольшей. Это характеристика полупроводникового материала InGaN.
• Доминирующая длина волны (λ_d):465,0 - 475,0 нм. Она определяется по цвету, воспринимаемому человеческим глазом (цветность CIE), и представляет собой одну длину волны, которая наилучшим образом отражает цвет светодиода. Также подвержена бинингу.
• Спектральная ширина (Δλ):25 нм (типичное значение). Это указывает на диапазон длин волн, излучаемых вокруг пика. Значение 25 нм типично для синего светодиода InGaN.
• Прямое напряжение (V_F):2,45 - 2,95 В. Это падение напряжения на светодиоде при токе испытаний 2 мА. Оно варьируется из-за допусков при производстве полупроводников и подвержено бинингу.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (макс.) при обратном напряжении (V_R) 5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении. Этот параметр предназначен только для характеристики тока утечки. Приложение обратного напряжения может повредить устройство.

3. Объяснение системы бининга

Для управления естественными вариациями в производстве полупроводников светодиоды сортируются на группы производительности или «бины». Это обеспечивает однородность в пределах производственной партии. LTST-C191TBKT-2A использует трехмерную систему бининга.

3.1 Бининг прямого напряжения

Бининг при I_F= 2 мА. Пять бинов (1–5) охватывают диапазон от 2,45 В до 2,95 В с шагом 0,1 В, с допуском +/-0,1 В на каждый бин. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с постоянным падением напряжения, что может быть важно для проектирования схем ограничения тока, особенно в параллельных массивах.

3.2 Бининг силы света

Бининг при I_F= 2 мА. Три бина (J, K, L) определяют минимальные уровни яркости: 4,50–7,10 мкд (J), 7,10–11,2 мкд (K) и 11,2–18,0 мкд (L). В пределах каждого бина применяется допуск +/-15%. Это крайне важно для приложений, требующих равномерной яркости нескольких светодиодов.

3.3 Бининг доминирующей длины волны

Бининг при I_F= 2 мА. Два бина определяют оттенок цвета: AC (465,0 - 470,0 нм) и AD (470,0 - 475,0 нм) с допуском +/-1 нм. Бин AC дает слегка более глубокий синий цвет, а бин AD — слегка более светлый синий. Это обеспечивает цветовую однородность в установках с несколькими светодиодами.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.1, Рис.6), здесь анализируются их типичные значения.

4.1 Зависимость силы света от прямого тока (I-V кривая)

Световой поток (сила света) светодиода не пропорционален току линейно. Он быстро увеличивается при низких токах, но скорость увеличения обычно уменьшается при более высоких токах из-за снижения эффективности и тепловых эффектов. Работа значительно выше рекомендуемого постоянного тока 20 мА даст уменьшающуюся отдачу по яркости, при этом резко увеличивая нагрев и сокращая срок службы.

4.2 Спектральное распределение

Упомянутый спектральный график (Рис.1) показал бы один доминирующий пик с центром около 468 нм (синий свет) с типичной полушириной спектра 25 нм. Излучение в других частях видимого спектра должно быть пренебрежимо малым, что подтверждает чистый синий цвет на выходе.

4.3 Диаграмма направленности (угол обзора)

Полярная диаграмма (Рис.6) иллюстрирует угол обзора 130 градусов. Интенсивность максимальна при прямом взгляде на светодиод (на оси) и симметрично уменьшается с увеличением угла обзора, падая до 50% от пика при +/-65 градусах от оси.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному форм-фактору чип-светодиода EIA. Ключевые размеры включают типичную длину 3,2 мм, ширину 1,6 мм и критическую высоту 0,55 мм. Подробные механические чертежи определяют положение контактных площадок, форму линзы и допуски (обычно ±0,10 мм).

5.2 Идентификация полярности

SMD светодиоды имеют анод (+) и катод (-). В спецификацию включена диаграмма, показывающая маркировку полярности на корпусе компонента, что необходимо для правильной ориентации во время сборки печатной платы. Неправильная полярность не позволит светодиоду светиться и может повредить его при подаче обратного напряжения.

5.3 Рекомендуемый рисунок контактных площадок на PCB

Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения, правильного выравнивания во время оплавления и адекватного теплоотвода. Следование этому рисунку помогает предотвратить «эффект надгробия» (когда один конец отрывается от площадки) и обеспечивает стабильные результаты пайки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением (ИК)

Компонент совместим с процессами бессвинцовой пайки. Предоставлен подробный рекомендуемый профиль оплавления, обычно включающий: предварительный нагрев для активации флюса, зону выдержки для равномерного нагрева платы, быстрый скачок температуры до пика (макс. 260°C в течение ≤10 секунд) и контролируемую фазу охлаждения. Соблюдение этого профиля, особенно времени выше температуры ликвидуса и пиковой температуры, жизненно важно для предотвращения теплового повреждения пластикового корпуса светодиода и внутренних проволочных выводов.

6.2 Примечания по ручной пайке

Если необходима ручная пайка, необходимо проявлять особую осторожность. Рекомендуется использовать паяльник с максимальной температурой 300°C не более 3 секунд, прикладывая его только один раз. Чрезмерный нагрев или время могут расплавить линзу или повредить полупроводниковый кристалл.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре менее чем на одну минуту, если требуется очистка. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить пластиковый корпус, что приведет к растрескиванию или помутнению линзы.

6.4 Хранение и обращение

• Чувствительность к ЭСР (электростатическому разряду):Светодиоды подвержены повреждению от ЭСР. Обращение должно осуществляться на защищенном от ЭСР рабочем месте с использованием антистатических браслетов и заземленного оборудования.
• Чувствительность к влаге:Хотя рулон запаян, после вскрытия светодиоды подвергаются воздействию окружающей влажности. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение 672 часов (28 дней) после вскрытия упаковки. Для более длительного хранения вне оригинального пакета их следует хранить в сушильном шкафу или герметичном контейнере с осушителем. Компоненты, хранившиеся более 672 часов, могут потребовать цикла прогрева (например, 60°C в течение 20 часов) для удаления поглощенной влаги перед оплавлением, чтобы предотвратить «эффект попкорна» (растрескивание корпуса из-за давления пара).

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация ленты и рулона

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте шириной 8 мм, намотанной на рулоны диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество в рулоне — 5000 штук. Лента использует верхнюю крышку для герметизации ячеек с компонентами. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Расшифровка номера модели

Партномер LTST-C191TBKT-2A кодирует определенные атрибуты: LTST обозначает семейство продуктов, C191, вероятно, ссылается на размер корпуса, TB указывает цвет (синий), KT может относиться к упаковке на ленте и рулоне, а 2A может быть кодом ревизии или производительности. Точную расшифровку следует уточнять в руководстве по нумерации деталей производителя.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:Индикаторы питания, подключения или функций в смартфонах, планшетах, ноутбуках и носимых устройствах.
• Подсветка:Краевая или прямая подсветка для очень тонких клавиатур, значков или небольших ЖК-дисплеев.
• Потребительская электроника:Декоративная подсветка или светодиоды уведомлений в аудиооборудовании, игровых контроллерах и устройствах для умного дома.
• Панельные индикаторы:Группы индикаторов на панелях промышленного управления, где пространство ограничено.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы ограничить прямой ток до 20 мА или менее для непрерывной работы. Значение резистора рассчитывается по формуле R = (V_supply- V_F) / I_F.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади медной фольги на печатной плате вокруг контактных площадок помогает отводить тепло, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе, близкой к предельным режимам.
• Оптическое проектирование:Прозрачная линза создает сфокусированный луч. Если требуется более широкая, рассеянная картина света, в конструкцию изделия необходимо включить внешние рассеиватели или световоды.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями светодиодов или более крупными корпусами, ключевыми отличительными особенностями LTST-C191TBKT-2A являются еговысота 0,55 ммивысокая яркость от чипа InGaN. По сравнению с другими сверхтонкими светодиодами, его преимущества могут включать стандартизированный форм-фактор EIA для совместимости проектов, конкретные варианты бининга для однородности цвета/яркости и четкую документацию для бессвинцовой сборки оплавлением. Угол обзора 130 градусов предлагает хороший баланс между широким углом обзора и разумной интенсивностью на оси.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Могу ли я питать этот светодиод током 20 мА непрерывно?

Да, 20 мА — это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток (DC). Для оптимального срока службы и надежности часто целесообразно работать при немного меньшем токе, например, 15–18 мА.

10.2 Почему существует диапазон для прямого напряжения и силы света?

Это неотъемлемые вариации в производстве полупроводников. Система бининга сортирует светодиоды на группы со схожими характеристиками. Разработчики должны указывать желаемые коды бинов при заказе, чтобы обеспечить однородность в своем приложении.

10.3 Что произойдет, если я буду паять его при более высокой температуре или дольше указанного времени?

Превышение предела оплавления 260°C в течение 10 секунд может вызвать несколько видов отказов: пластиковый корпус может деформироваться или изменить цвет, внутренние золотые проволочные выводы могут оборваться или рост интерметаллических соединений может ослабить их, а эпоксидная линза может стать мутной. Всегда следуйте рекомендуемому профилю.

10.4 Могу ли я использовать этот светодиод для защиты от обратного напряжения или в качестве стабилитрона?

No.Устройство не предназначено для работы в обратном направлении. Максимальное номинальное обратное напряжение (5В для испытания I_R) предназначено только для характеристики. Приложение обратного смещения может немедленно и катастрофически повредить переход светодиода.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора состояния для сверхтонкого чехла Bluetooth-наушников. Индикатор должен быть синим, видимым при дневном свете и помещаться в полость общей высотой 0,8 мм.

Выбор компонента:LTST-C191TBKT-2A выбран в первую очередь из-за его высоты 0,55 мм, что оставляет 0,25 мм для световода/рассеивателя. Синий цвет соответствует требованиям брендинга.

Проектирование схемы:В чехле используется стабилизатор 3,3В. Целевой прямой ток — 15 мА для баланса яркости и времени работы от батареи. Используя типичное V_F2,7В (из бина 3), рассчитывается последовательный резистор: R = (3,3В - 2,7В) / 0,015А = 40 Ом. Выбран стандартный резистор 39 Ом.

Разводка печатной платы:Используется рекомендуемый рисунок контактных площадок из спецификации. Дополнительные термопереходные отверстия размещены под катодной площадкой для отвода тепла на внутренний слой земли, так как устройство будет закрытым.

Заказ:Чтобы обеспечить одинаковый цвет и яркость во всех производственных единицах, в заказе указываются бины: Бин силы света «L» (самый яркий) и Бин доминирующей длины волны «AD» (предпочтительный оттенок синего).

12. Введение в технологический принцип

LTST-C191TBKT-2A основан на полупроводниковой технологии InGaN (нитрид индия-галлия). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу светодиода, электроны и дырки инжектируются в активную область. Они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны материала InGaN, которая задается путем регулировки соотношения индия и галлия во время роста кристалла. Более высокое содержание индия смещает излучение в сторону более длинных волн (зеленый), тогда как состав, используемый здесь, дает синий свет. Прозрачный эпоксидный корпус действует как линза, формируя световой поток и обеспечивая защиту от окружающей среды.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Тенденция в SMD светодиодах для потребительской электроники продолжается в сторону дальнейшей миниатюризации, повышения эффективности (больше светового потока на ватт электрической мощности) и увеличения надежности. Также наблюдается стремление к более жесткой цветовой однородности (меньшие диапазоны бининга) и улучшенным характеристикам при высоких температурах. Использование современных материалов корпусов для выдерживания более высоких температур оплавления, связанных с бессвинцовой пайкой и двусторонней сборкой, стало стандартом. Хотя этот компонент представляет собой зрелую и оптимизированную технологию для стандартных синих индикаторов, текущие НИОКР сосредоточены на новых материалах, таких как микро-светодиоды и квантовые точки, для будущих применений в дисплеях и освещении, которые требуют еще меньшего шага пикселей и более чистых цветов.