Техническая спецификация LTST-C281KGKT - Чип-светодиод - Размеры 2.8x1.2x0.35мм - Напряжение 2.4В - Мощность 75мВт - Зеленый цвет

1. Обзор продукта

Данный документ содержит полные технические характеристики сверхтонкого поверхностного чип-светодиода LTST-C281KGKT, предназначенного для современных электронных приложений, требующих высокой яркости и компактных размеров. Устройство использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения зеленого свечения, обеспечивая превосходную световую эффективность по сравнению с традиционными светодиодными технологиями. Основные цели разработки — обеспечение высокоплотного монтажа на печатной плате, совместимость с автоматизированными процессами сборки и надежная работа в стандартных условиях пайки оплавлением.

Ключевые преимущества компонента включают исключительно малую высоту в 0.35 мм, что критически важно для применений со строгими ограничениями по высоте, таких как сверхтонкие дисплеи, мобильные устройства и блоки подсветки. Он классифицируется как экологичный продукт и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его пригодным для экологически ответственных разработок. Корпус поставляется на стандартной 8-миллиметровой катушечной ленте диаметром 7 дюймов, что облегчает высокоскоростной монтаж методом "pick-and-place".

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена для обеспечения надежной долгосрочной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этого предела грозит перегревом полупроводникового перехода, что приводит к ускоренной деградации или катастрофическому отказу.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Максимальный постоянный прямой ток, который можно подать на светодиод.
• Пиковый прямой ток:80 мА. Допустим только в импульсном режиме со строгим коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Этот параметр актуален для сценариев мультиплексирования или кратковременной индикации.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного смещения, превышающего это значение, может вызвать пробой PN-перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод гарантированно работает корректно.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Диапазон температур для хранения в нерабочем состоянии.
• Условия инфракрасной пайки оплавлением:260°C в течение 10 секунд. Определяет пиковую температуру и временной профиль, который корпус может выдержать в процессе бессвинцовой пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний Ta=25°C и IF=20мА, если не указано иное. Они определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (Iv):35.0 мкд (тип.), минимум 18.0 мкд. Это мера воспринимаемой мощности света, излучаемого в определенном направлении. Измеряется с помощью комбинации сенсора и фильтра, аппроксимирующей кривую спектральной чувствительности человеческого глаза (фотопическое зрение, CIE).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего значения на центральной оси (0°). Такой широкий угол обзора указывает на более рассеянную, ламбертовскую диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей.
• Длина волны пикового излучения (λP):574 нм. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого света достигает максимальной интенсивности.
• Доминирующая длина волны (λd):571 нм (тип. при IF=20мА). Определяется по диаграмме цветности CIE и представляет собой одну длину волны, которая наилучшим образом описывает воспринимаемый цвет света. Это более точное представление цвета, чем пиковая длина волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм. Это ширина спектра излучения на половине его максимальной интенсивности (полная ширина на половине максимума - FWHM). Более узкая полуширина указывает на более спектрально чистый, насыщенный цвет.
• Прямое напряжение (VF):2.4 В (тип.), максимум 2.4 В при IF=20мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе на указанном токе.
• Обратный ток (IR):10 мкА (макс.) при VR=5В. Это небольшой ток утечки, протекающий при приложении указанного обратного напряжения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по ключевым параметрам в группы (бины). LTST-C281KGKT использует трехмерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Единицы измерения — Вольты (В) при IF=20мА. Допуск для каждого бина составляет ±0.1В.

• Бин 4: 1.90В (мин.) - 2.00В (макс.)
• Бин 5: 2.00В - 2.10В
• Бин 6: 2.10В - 2.20В
• Бин 7: 2.20В - 2.30В
• Бин 8: 2.30В - 2.40В

Такая сортировка позволяет разработчикам выбирать светодиоды с близко совпадающим Vf для применений, требующих равномерной яркости в последовательных цепочках или точного регулирования тока.

3.2 Сортировка по силе света

Единицы измерения — милликанделы (мкд) при IF=20мА. Допуск для каждого бина составляет ±15%.

• Бин M: 18.0 мкд (мин.) - 28.0 мкд (макс.)
• Бин N: 28.0 мкд - 45.0 мкд
• Бин P: 45.0 мкд - 71.0 мкд
• Бин Q: 71.0 мкд - 112.0 мкд

Эта классификация группирует светодиоды по выходной яркости, позволяя выбирать их для применений с определенными минимальными требованиями к интенсивности.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения — нанометры (нм) при IF=20мА. Допуск для каждого бина составляет ±1 нм.

• Бин C: 567.5 нм (мин.) - 570.5 нм (макс.)
• Бин D: 570.5 нм - 573.5 нм
• Бин E: 573.5 нм - 576.5 нм

Эта сортировка обеспечивает постоянство цвета. Светодиоды в одном бине будут восприниматься человеческим глазом как имеющие практически идентичный оттенок зеленого, что критически важно для многодиодных массивов и дисплеев.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.1 для спектрального распределения, Рис.6 для угла обзора), типичные зависимости можно описать.

Зависимость силы света от прямого тока (Вольт-амперная характеристика):Для светодиодов AlInGaP сила света обычно увеличивается почти линейно с ростом прямого тока до определенного предела, после чего эффективность может снижаться из-за увеличения нагрева. Работа на рекомендованном токе 20мА или ниже обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

Зависимость прямого напряжения от температуры:Прямое напряжение (Vf) светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент; оно уменьшается с ростом температуры перехода. Это необходимо учитывать в схемах с постоянным напряжением питания, так как повышение температуры может привести к увеличению тока.

Спектральное распределение:Спектр излучения сосредоточен вокруг доминирующей длины волны (тип. 571нм). Полуширина 15нм указывает на относительно узкую полосу зеленого света, что обеспечивает хорошую чистоту цвета. Пиковая длина волны может незначительно смещаться (обычно в сторону более длинных волн) с увеличением температуры перехода и тока накачки.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Ключевые размерные характеристики включают общую высоту 0.35 мм, что делает его "экстратонким" компонентом. Длина и ширина определены в подробном чертеже корпуса (ссылка в спецификации). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Материал линзы — прозрачный (water-clear), что максимизирует выход света и обеспечивает заданную диаграмму направленности.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Спецификация включает рекомендуемую разводку контактных площадок. Правильное проектирование площадок критически важно для получения надежного паяного соединения, обеспечения правильного позиционирования во время оплавления и управления отводом тепла. Катод обычно маркируется на устройстве, часто выемкой, зеленой точкой или другой длиной/формой вывода. Рекомендуемые размеры площадок помогают предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента на одном конце) во время оплавления и способствуют формированию качественных паяных валиков.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (ИК) пайки оплавлением для бессвинцовых процессов. Этот профиль соответствует стандартам JEDEC и служит общим ориентиром. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для обеспечения равномерного нагрева и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Компонент рассчитан на эту температуру в течение 10 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Время, в течение которого припой находится в расплавленном состоянии, должно контролироваться для формирования хороших интерметаллических связей без перегрузки компонента.

Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции печатной платы, используемой паяльной пасты и печи. Рекомендуется характеризация для конкретной сборочной линии.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на одну контактную площадку. Это следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического повреждения светодиодного кристалла и пластикового корпуса.

6.3 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD):Устройство чувствительно к ЭСР. Обращение должно осуществляться с использованием антистатических браслетов, ковриков и заземленного оборудования.
• Чувствительность к влаге:Как поверхностный пластиковый корпус, он чувствителен к поглощению влаги. Если оригинальный герметичный влагозащитный пакет вскрыт, компоненты должны быть подвергнуты ИК-пайке оплавлением в течение 672 часов (28 дней) при рекомендуемых условиях хранения (≤30°C, ≤60% относительной влажности). Для хранения сверх этого срока или в неконтролируемых условиях перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов, чтобы предотвратить "эффект попкорна" (растрескивание корпуса из-за быстрого расширения пара во время оплавления).

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 8-миллиметровая катушечная лента на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 5000 штук. Для количеств меньше полной катушки применяется минимальная упаковочная единица в 500 штук для остатков. Спецификации ленты и катушки соответствуют стандарту ANSI/EIA-481. Пустые ячейки в ленте запечатаны верхней покровной лентой для защиты компонентов. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов (пустых ячеек) — две, согласно стандарту.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типичные сценарии применения

Этот светодиод подходит для широкого спектра применений, включая, но не ограничиваясь: индикаторы состояния на потребительской электронике (телефоны, планшеты, ноутбуки), подсветка для небольших ЖК-дисплеев или клавиатур, декоративное освещение, освещение салона автомобиля и общие панельные индикаторы. Его малая высота делает его идеальным для конструкций с ограниченным пространством.

8.2 Проектирование схемы управления

Ограничение тока обязательно:Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Всегда должен использоваться последовательный токоограничивающий резистор или схема источника постоянного тока, чтобы предотвратить превышение максимального постоянного прямого тока (30мА). Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_питания - Vf_светодиода) / I_желаемый. Используя типичное Vf 2.4В и желаемый ток 20мА при питании 5В: R = (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Подойдет стандартный резистор на 130 или 150 Ом.

Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 75мВт), обеспечение достаточной площади медного покрытия на печатной плате вокруг тепловых площадок (если указано) или достаточной ширины дорожек помогает рассеивать тепло, поддерживая эффективность и срок службы светодиода, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе на повышенных токах.

8.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных или агрессивных химических очистителей может повредить пластиковый корпус и линзу, что приведет к изменению цвета или растрескиванию.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основными отличительными факторами данного компонента являются егосверхтонкая высота 0.35 мми использованиетехнологии AlInGaPдля зеленого чипа.

• По сравнению с традиционными корпусами светодиодов:По сравнению со старыми корпусами светодиодов (например, 3мм или 5мм выводные), этот SMD чип-светодиод предлагает значительно меньшую занимаемую площадь и высоту, что позволяет реализовывать современные миниатюрные конструкции. Он также допускает полностью автоматизированную сборку.
• AlInGaP по сравнению с другими технологиями:Для зеленого и желтого цветов светодиоды AlInGaP, как правило, обеспечивают более высокую световую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как фосфид галлия (GaP). Это приводит к более яркому выходному сигналу и более стабильному цвету в различных рабочих условиях.
• Прозрачная линза (Water-Clear):Прозрачная (не рассеивающая) линза обеспечивает максимально возможный световой поток и четко определенную диаграмму направленности, в отличие от рассеивающей линзы, которая рассеивает свет более широко для более мягкого внешнего вида.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод от 3.3В без резистора?

О: Нет. Без токоограничивающего резистора прямое приложение 3.3В, скорее всего, вызовет ток, значительно превышающий максимальные 30мА, что мгновенно повредит светодиод. Всегда используйте последовательный резистор или источник постоянного тока.

В: В чем разница между пиковой длиной волны (574нм) и доминирующей длиной волны (571нм)?

О: Пиковая длина волны — это точка, где спектральная мощность максимальна. Доминирующая длина волны определяется на основе восприятия цвета (диаграмма CIE) и лучше представляет фактический воспринимаемый оттенок. Они часто близки, но не идентичны, особенно для светодиодов с асимметричным спектром.

В: Угол обзора составляет 130 градусов. Значит ли это, что свет виден только внутри этого конуса?

О: Нет, свет излучается по почти полусферической диаграмме, но его интенсивность падает с увеличением угла. Спецификация 130 градусов — это угол, при котором интенсивность составляет половину значения на оси (0°). Некоторый свет все еще виден за пределами этого угла, но он значительно слабее.

В: Почему время хранения после вскрытия пакета ограничено 672 часами?

О: Это связано с уровнем чувствительности к влаге (MSL). Пластиковый корпус может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта влага может быстро превратиться в пар, вызывая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса ("эффект попкорна"). Ограничение в 672 часа предполагает правильное хранение; прогрев удаляет поглощенную влагу.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Многодиодная индикаторная панель:Проектирование 5-сегментной индикаторной панели на портативном устройстве. Для обеспечения равномерной яркости и цвета укажите светодиоды из одного бина силы света (например, все из бина N) и одного бина доминирующей длины волны (например, все из бина D). Управляйте ими с помощью общей схемы источника постоянного тока или отдельных резисторов, рассчитанных с использованием максимального Vf из бина прямого напряжения (например, бин 8, 2.4В), чтобы гарантировать свечение всех светодиодов даже при наихудшем разбросе Vf.

Пример 2: Подсветка тонкой мембранной клавиши:Высота 0.35 мм здесь критически важна. Светодиод можно разместить непосредственно за полупрозрачной иконкой на мембранном слое практически без увеличения толщины. Тока 10-15мА (вместо 20мА) может быть достаточно, что снижает энергопотребление и тепловыделение, обеспечивая при этом адекватное освещение в темной среде.

12. Принцип работы

LTST-C281KGKT — это полупроводниковый источник света на основе PN-перехода, сформированного из материалов AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из N-области и дырки из P-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная ширина запрещенной зоны сплава AlInGaP определяет длину волны (цвет) излучаемых фотонов, которая в данном случае находится в зеленой области видимого спектра (~571нм). Прозрачная эпоксидная оболочка действует как линза, формируя световой поток и обеспечивая механическую и экологическую защиту хрупкого полупроводникового кристалла.

13. Технологические тренды

Разработка светодиодов, подобных LTST-C281KGKT, следует нескольким ключевым отраслевым тенденциям:

• Миниатюризация:Постоянное уменьшение размеров корпуса (занимаемой площади и высоты) для создания все более компактных и тонких электронных продуктов.
• Повышение эффективности:Достижения в области эпитаксиального роста и конструкции кристалла (например, использование AlInGaP) обеспечивают больше люменов на ватт (лм/Вт), снижая энергопотребление при заданном световом потоке.
• Улучшение надежности и совместимости:Усовершенствования материалов и конструкции корпуса позволяют повысить температурную стойкость, например, выдерживать профили бессвинцовой пайки оплавлением при 260°C, что теперь является отраслевым стандартом.
• Стандартизация и автоматизация:Принятие стандартных контуров корпусов (EIA) и катушечной упаковки критически важно для совместимости с высокопроизводительными автоматизированными линиями поверхностного монтажа (SMT), что снижает производственные затраты.