Техническая спецификация LTST-C193KRKT-2A - SMD светодиод высотой 0.35 мм - Красный цвет - Напряжение 1.6-2.2В - Мощность 75 мВт

1. Обзор продукта

Данный документ содержит полные технические характеристики LTST-C193KRKT-2A — высокопроизводительного поверхностного чип-светодиода, разработанного для современных электронных приложений, требующих минимальной высоты компонента и надежной работы. Устройство представляет собой сверхтонкий светодиод, использующий передовую технологию полупроводников AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения яркого красного свечения. Его основная конструкторская цель — обеспечить интеграцию в сборки с ограниченным пространством без ущерба для оптических характеристик или технологичности монтажа.

Ключевые преимущества компонента включают исключительно малую высоту в 0.35 мм, что является критическим параметром для тонких потребительских электронных устройств, дисплеев и индикаторных применений. Он спроектирован для совместимости со стандартными автоматизированными сборочными линиями и процессами групповой пайки оплавлением, включая инфракрасный (ИК) метод и пайку в парах. Продукт классифицируется как "зеленый" и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его пригодным для экологически ориентированных проектов и мировых рынков.

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

LTST-C193KRKT-2A характеризуется несколькими ключевыми особенностями, определяющими область его применения. Использование чипа AlInGaP является центральным для его производительности, обеспечивая более высокую световую отдачу и лучшую температурную стабильность по сравнению с традиционными материалами для красных светодиодов. Корпус стандартизирован в соответствии с нормами EIA (Альянса электронной промышленности), что обеспечивает широкую совместимость с отраслевыми библиотеками компонентов и сборочным оборудованием.

Целевой рынок для данного светодиода охватывает широкий спектр электронного оборудования. Его основные области применения — устройства офисной автоматизации (принтеры, сканеры, копиры), средства связи (маршрутизаторы, модемы, коммутаторы) и бытовая техника, где требуется индикация состояния, подсветка кнопок или функциональное освещение. Его малая высота делает его особенно привлекательным для портативных устройств, сверхтонких рамок мониторов и телевизоров, а также любых применений, где высота (Z-координата) является критическим конструктивным ограничением. Совместимость устройства с автоматической установкой и пайкой оплавлением делает его идеальным для крупносерийного, экономически эффективного производства.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание электрических, оптических и тепловых параметров необходимо для надежного проектирования схем и интеграции в систему. Все характеристики определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не указано иное.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рабочие условия.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла. Превышение этого предела грозит тепловым повреждением полупроводникового перехода и эпоксидной линзы.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Максимальный постоянный прямой ток, который можно приложить. Для импульсного режима работы допускается более высокий пиковый прямой ток 80 мА при определенных условиях (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Снижение прямого тока:0.4 мА/°C линейно от 25°C. Это критический параметр для управления тепловым режимом. По мере роста температуры окружающей среды выше 25°C максимально допустимый постоянный ток должен быть уменьшен. Например, при 50°C максимальный ток составляет 30 мА - [0.4 мА/°C * (50-25)°C] = 20 мА.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения смещения больше этого значения может вызвать пробой перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C. Этот широкий диапазон обеспечивает надежность в суровых условиях.
• Допустимая температура пайки:Устройство может выдерживать волновую пайку при 260°C в течение 5 секунд, ИК-оплавление при 260°C в течение 5 секунд и пайку в парах при 215°C в течение 3 минут. Эти параметры жизненно важны для определения технологического окна процесса сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют типичные характеристики светодиода в нормальных рабочих условиях.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 1.80 мкд до максимум 11.2 мкд при испытательном токе (IF) 2 мА. Фактическая интенсивность для конкретного экземпляра определяется его кодом бина (см. раздел 3). Измерение проводится с использованием датчика с фильтром, аппроксимирующим кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего значения на центральной оси (0 градусов). Такой широкий угол обзора подходит для применений, требующих широкого, рассеянного освещения, а не сфокусированного луча.
• Пиковая длина волны (λP):639 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Она определяет воспринимаемый оттенок красного света.
• Доминирующая длина волны (λd):629 нм. Полученная из диаграммы цветности CIE, это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет цвет, воспринимаемый человеческим глазом. Обычно она немного короче пиковой длины волны для красных светодиодов AlInGaP.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Меньшее значение указывает на более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (VF):от 1.60 В до 2.20 В при IF = 2 мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе. Оно имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока. Разброс обусловлен обычными производственными допусками полупроводников.
• Обратный ток (IR):максимум 10 мкА при VR = 5 В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда устройство смещено в обратном направлении в пределах своего максимального рейтинга.
• Емкость (C):типично 40 пФ при VF = 0В, f = 1 МГц. Эта паразитная емкость может быть актуальна в высокочастотных коммутационных приложениях.
• Порог ЭСР (HBM):1000 В. Этот рейтинг по модели человеческого тела указывает на чувствительность светодиода к электростатическому разряду. Он классифицируется как умеренно чувствительный; обязательны надлежащие процедуры обращения с ЭСР.

3. Объяснение системы бинов

Для управления естественным разбросом в производстве полупроводников светодиоды сортируются по бинам производительности. LTST-C193KRKT-2A использует систему бинов в первую очередь для силы света.

Интенсивность измеряется при стандартном испытательном условии IF = 2 мА. Устройства сортируются по следующим бинам:

• Бин G:от 1.80 мкд (Мин.) до 2.80 мкд (Макс.)
• Бин H:от 2.80 мкд до 4.50 мкд
• Бин J:от 4.50 мкд до 7.10 мкд
• Бин K:от 7.10 мкд до 11.20 мкд

К пределам каждого бина применяется допуск +/-15%. Такое бинирование позволяет разработчикам выбирать светодиоды с гарантированной минимальной яркостью для своего применения, обеспечивая единообразие внешнего вида конечного продукта, особенно когда несколько светодиодов используются рядом. Для критичных применений с согласованием цвета рекомендуется обращаться к производителю за информацией о конкретных бинах цветности, поскольку в спецификации в основном подробно описаны бины интенсивности.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя спецификация предоставляет табличные данные, понимание взаимосвязей между параметрами через характеристические кривые жизненно важно для надежного проектирования.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Зависимость между прямым током (IF) и прямым напряжением (VF) является нелинейной и по своей природе экспоненциальной, что типично для диода. Указанный диапазон VF 1.6В-2.2В при 2мА предоставляет ключевую рабочую точку. Разработчики должны отметить, что VF будет уменьшаться с ростом температуры для заданного тока, что может повлиять на потребляемый ток в простой схеме с ограничительным резистором, если это не учесть должным образом.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой выход (сила света) примерно пропорционален прямому току в типичном рабочем диапазоне. Однако эффективность (люмен на ватт) может достигать пика при определенном токе, а затем снижаться из-за тепловых и электрических эффектов. Работа при рекомендуемом постоянном токе или ниже него обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Температурная зависимость

Работа светодиода значительно зависит от температуры. Ключевые эффекты включают:

• Сила света:Выход уменьшается по мере увеличения температуры перехода. Снижение прямого тока напрямую связано с управлением этим тепловым эффектом для поддержания яркости и надежности.
• Прямое напряжение:VF обычно уменьшается с увеличением температуры (отрицательный температурный коэффициент).
• Длина волны:Пиковая и доминирующая длины волны будут слегка смещаться (обычно в сторону более длинных волн) с увеличением температуры, что может повлиять на восприятие цвета в прецизионных применениях.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса и полярность

Светодиод размещен в очень компактном корпусе для поверхностного монтажа. Определяющей механической особенностью является его высота всего 0.35 мм. В спецификации приведены подробные размерные чертежи, включая длину, ширину и расположение оптической линзы. Корпус соответствует стандартному посадочному месту чип-светодиода. Полярность указывается маркировкой или скошенным углом на корпусе. Правильная ориентация во время сборки критически важна, поскольку приложение обратного смещения может повредить устройство.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок для пайки

Для обеспечения надежных паяных соединений и правильного выравнивания во время оплавления предлагается конкретная разводка контактных площадок (посадочное место). Спецификация предоставляет эти размеры. Соблюдение этого шаблона помогает предотвратить такие проблемы, как "эффект надгробия" (когда один конец компонента отрывается от площадки) или смещение. Указана рекомендуемая максимальная толщина трафарета 0.10 мм для контроля объема наносимой паяльной пасты.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профили пайки оплавлением

Спецификация предоставляет два рекомендуемых профиля инфракрасной (ИК) пайки оплавлением: один для обычного (оловянно-свинцового) процесса пайки и один для процесса бессвинцовой пайки. Бессвинцовый профиль обычно имеет более высокую пиковую температуру (например, 260°C) для соответствия более высокой температуре плавления бессвинцовых сплавов, таких как SAC (Sn-Ag-Cu). Оба профиля включают критические параметры:

• Предварительный нагрев/Разогрев:Контролируемая фаза нагрева для постепенного доведения платы и компонентов до температуры, минимизации теплового удара и предотвращения разбрызгивания паяльной пасты.
• Выдержка/Предварительное оплавление:Температурное плато для активации флюса в паяльной пасте, выхода летучих веществ и выравнивания температур по всей сборке.
• Оплавление/Пик:Температура превышает точку ликвидуса припоя, позволяя ему расплавиться, смочить контактные площадки и выводы компонента и сформировать надлежащее металлургическое соединение. Время выше ликвидуса (TAL) и пиковая температура должны контролироваться в пределах допуска светодиода (макс. 5 сек при 260°C).
• Охлаждение:Контролируемое охлаждение для затвердевания соединения и минимизации термических напряжений.

6.2 Меры предосторожности при хранении и обращении

Правильное хранение необходимо для сохранения паяемости. Светодиоды, извлеченные из оригинальной влагозащитной упаковки, гигроскопичны и могут поглощать влагу. Если они хранятся в течение длительного времени (более 672 часов или 28 дней) вне сухого пакета, их необходимо прокалить (например, при 60°C в течение 24 часов) перед оплавлением, чтобы удалить влагу и предотвратить "эффект попкорна" или растрескивание корпуса во время высокотемпературного процесса пайки. Для длительного хранения используйте герметичные контейнеры с осушителем или азотной атмосферой.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Спецификация рекомендует погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Агрессивные или неуказанные химические вещества могут повредить материал эпоксидной линзы, вызывая помутнение, растрескивание или изменение цвета.

7. Упаковка и информация для заказа

LTST-C193KRKT-2A поставляется в стандартной для отрасли упаковке для автоматической сборки.

• Лента и катушка:Компоненты размещаются в профилированной несущей ленте, которая затем герметизируется покровной лентой. Ширина ленты составляет 8 мм.
• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов.
• Количество на катушке:5000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарты упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA-481-1-A, обеспечивая совместимость со стандартными питателями лент на установочных машинах.

Сам номер детали LTST-C193KRKT-2A кодирует определенные атрибуты продукта, хотя полные детали соглашения об именовании обычно можно найти в отдельном руководстве по выбору продукции.

8. Рекомендации по проектированию применений

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Наиболее критическим аспектом схемы управления является контроль тока. Простой последовательный резистор является наиболее распространенным методом, но его проектирование требует внимания.

Расчет последовательного резистора (R_S):

R_S= (V_{ПИТАНИЯ}- V_F) / I_F

Где:

V_{ПИТАНИЯ}= Напряжение источника питания

V_F= Прямое напряжение светодиода (для консервативного проектирования используйте максимальное значение из спецификации, 2.2В)

I_F= Желаемый прямой ток (должен быть ≤ 30 мА постоянного тока)

Пример:Для источника питания 5В и целевого тока 20 мА:

R_S= (5В - 2.2В) / 0.020 А = 140 Ом. Будет выбран ближайший стандартный номинал (например, 150 Ом), что приведет к немного меньшему току.

Важное замечание — параллельное соединение:Прямое параллельное соединение нескольких светодиодов с одним токоограничивающим резистором не рекомендуется (Схема B в спецификации). Из-за естественных вариаций вольт-амперных характеристик отдельных светодиодов (даже из одного бина) один светодиод может потреблять значительно больше тока, чем другие, что приводит к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке одного устройства. Рекомендуемой практикой является использование отдельного последовательного резистора для каждого светодиода (Схема A). Для эффективного управления несколькими светодиодами предпочтительны специализированные микросхемы драйверов постоянного тока или специальные схемы драйверов светодиодов.

8.2 Тепловой менеджмент

Несмотря на низкую мощность, эффективный тепловой менеджмент важен для долговечности и стабильной работы. Коэффициент снижения 0.4 мА/°C должен применяться в проектах, где ожидается значительное повышение температуры окружающей среды вблизи светодиода (например, внутри герметичного корпуса, рядом с другими теплообразующими компонентами). Обеспечение адекватного воздушного потока или тепловых развязок в разводке печатной платы может помочь смягчить повышение температуры.

8.3 Защита от ЭСР

С порогом ЭСР 1000В (HBM) светодиод подвержен повреждению от обычных электростатических разрядов. Внедрение мер защиты от ЭСР обязательно:

• Используйте заземленные рабочие места, токопроводящие коврики и браслеты.
• Храните и транспортируйте компоненты в антистатической упаковке.
• Рассмотрите возможность включения диодов подавления переходных напряжений (TVS) или других защитных схем на печатных платах, если светодиод подключен к внешним интерфейсам, которые могут подвергаться воздействию ЭСР.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTST-C193KRKT-2A выделяется на рынке в первую очередь благодаря своей сверхтонкой высоте 0.35 мм. По сравнению со стандартными чип-светодиодами, высота которых часто составляет 0.6 мм или 1.0 мм, это представляет собой сокращение на 40-65%, открывая новые возможности для промышленного дизайна. Использование технологии AlInGaP дает преимущества по сравнению со старыми красными светодиодами на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), предлагая более высокую эффективность (больше светового выхода на мА), лучшую температурную стабильность и более насыщенный, "истинный" красный цвет. Его совместимость с бессвинцовыми высокотемпературными процессами оплавления делает его готовым к будущим нормам и современным производственным линиям.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 3.3В?

О: Возможно, но это требует расчета. При типичном VF ~1.9В потребуется последовательный резистор для ограничения тока. Однако вы должны убедиться, что вывод МК может выдавать требуемый ток (например, 20 мА), не превышая собственных спецификаций. Использование транзистора в качестве ключа часто является более безопасным и гибким подходом.

В2: Почему сила света указана при таком низком токе (2 мА)?

О: 2 мА — это стандартное испытательное условие для светодиодов-индикаторов с низким током. Это позволяет легко сравнивать разные продукты и предоставляет базовую линию. Интенсивность будет выше при более высоких токах, но зависимость не является идеально линейной, и эффективность может снижаться.

В3: В спецификации указан широкий угол обзора (130°). Что делать, если мне нужен более сфокусированный луч?

О: Данный конкретный корпус предназначен для широкоугольного излучения. Для более узкого луча вам нужно выбрать светодиод в другом корпусе (например, с меньшей линзой или со встроенным отражателем) или использовать внешнюю вторичную оптику (например, коллимирующую линзу).

В4: Как интерпретировать код бина при заказе?

О: Укажите требуемый бин интенсивности (G, H, J или K) на основе минимальной яркости, необходимой для вашего применения. Например, если вашему проекту требуется не менее 5.0 мкд, вы должны заказать Бин J (4.50-7.10 мкд) или Бин K (7.10-11.20 мкд). Заказ "стандартной яркости" может привести к получению любого бина, что потенциально вызовет несоответствие яркости в вашем продукте.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Индикатор состояния на портативном устройстве

В тонком смартфоне или планшете пространство за стеклянной или пластиковой лицевой панелью крайне ограничено. Высота этого светодиода в 0.35 мм позволяет разместить его непосредственно на основной печатной плате под тонким световодом или рассеивающей пленкой, указывая статус зарядки, уведомления или подсвечивая емкостные кнопки, не увеличивая толщину устройства.

Пример 2: Подсветка мембранных переключателей

Для промышленных панелей управления или медицинского оборудования с мембранными клавиатурами равномерное освещение под каждой клавишей имеет решающее значение. Несколько светодиодов LTST-C193KRKT-2A могут быть размещены по краям панели переключателей. Их широкий угол обзора помогает создать равномерную подсветку по всей области клавиш. Метод управления с отдельным резистором на каждый светодиод гарантирует, что все клавиши имеют одинаковую яркость независимо от вариаций VF.

Пример 3: Интеграция в дисплей со сверхтонкой рамкой

Современные мониторы и телевизоры стремятся к рамкам шириной всего в несколько миллиметров. Этот светодиод может быть установлен на гибкой печатной плате (FPC), которая проходит вдоль самого края дисплейной панели, чтобы обеспечить фоновую подсветку или тонкий индикатор питания, способствуя элегантному эстетическому виду без ущерба для тонкого профиля.

12. Введение в технологический принцип

LTST-C193KRKT-2A основан на технологии полупроводников AlInGaP. Эта материальная система выращивается эпитаксиально на подложке. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В AlInGaP эта рекомбинация в основном высвобождает энергию в виде фотонов (света) в красной и желто-оранжевой части видимого спектра. Конкретное соотношение алюминия, индия, галлия и фосфида в кристаллической решетке определяет ширину запрещенной зоны и, следовательно, длину волны излучаемого света. "Прозрачная" линза обычно изготавливается из эпоксидной смолы или силикона, прозрачного для излучаемой длины волны, и отливается для формирования диаграммы направленности светового потока (в данном случае, широкого угла обзора).

13. Отраслевые тренды и разработки

Тренд в светодиодах для индикации и функционального освещения продолжается в сторону миниатюризации, повышения эффективности и большей интеграции. Высота 0.35 мм этого компонента представляет собой продолжающееся стремление к более тонким корпусам. Будущие разработки могут включать еще более тонкие корпуса типа CSP (Chip Scale Package), где светодиодный кристалл монтируется напрямую без традиционного пластикового корпуса. Также наблюдается сильная тенденция к повышению надежности и увеличению срока службы в условиях более высоких рабочих температур, обусловленная автомобильными и промышленными применениями. Кроме того, растет спрос на точную цветовую согласованность и более жесткие допуски бинов для применений в подсветке дисплеев и архитектурном освещении, где согласование цвета критически важно. Базовая технология AlInGaP продолжает совершенствоваться для повышения эффективности, что потенциально может снизить энергопотребление при заданном световом потоке в будущих поколениях.