Техническая спецификация SMD светодиода LTST-C198KGKT - толщина 0.2мм - прямое напряжение 2.6В - зеленый AlInGaP - мощность 78мВт

1. Обзор продукта

LTST-C198KGKT — это ультратонкий чип-светодиод для поверхностного монтажа, разработанный для современных компактных электронных устройств. Его ключевая особенность — исключительно малая высота профиля, составляющая всего 0,2 миллиметра, что делает его подходящим для устройств, где пространство и высота компонентов являются критическими ограничениями. Устройство использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения яркого зеленого свечения. Он поставляется в стандартной для отрасли 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов и процессами инфракрасной пайки оплавлением. Данный светодиод классифицируется как экологичный продукт и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.1 Основные преимущества

Ключевые преимущества этого компонента проистекают из сочетания миниатюризации и производительности. Толщина 0,2 мм позволяет интегрировать его в сверхтонкие продукты. Технология чипа AlInGaP обеспечивает превосходную световую эффективность по сравнению с традиционными материалами, что дает высокую яркость при малых габаритах. Полная совместимость с автоматизированными линиями сборки SMT (технология поверхностного монтажа) оптимизирует производство и снижает его стоимость. Его конструкция также совместима с ИС (интегральными схемами), что позволяет управлять им напрямую от стандартных логических выходов.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик, указанных в спецификации.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы. Максимальный постоянный прямой ток (DC) составляет 30 мА. Допускается более высокий пиковый прямой ток 80 мА, но только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0,1 мс для предотвращения перегрева. Максимальное обратное напряжение, которое можно приложить, составляет 5 В. Превышение этого значения может вызвать пробой p-n перехода. Устройство может рассеивать до 78 мВт мощности. Рабочий диапазон температур составляет от -30°C до +85°C, а диапазон температур хранения — от -40°C до +85°C. При пайке оно может выдерживать пиковую температуру инфракрасного оплавления 260°C в течение максимум 10 секунд.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток (IF) 20 мА, если не указано иное. Световая сила (Iv) имеет типичное значение 60,0 милликандел (мкд) с минимальным заданным значением 36,0 мкд. Эта интенсивность измеряется с помощью датчика и фильтра, имитирующих фотопическую реакцию человеческого глаза. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как полный угол, при котором интенсивность падает до половины от осевого значения, составляет 130 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности. Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемый цвет, составляет 570 нм (зеленый). Пиковая длина волны излучения (λp) — 574 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 15 нм, что описывает спектральную чистоту. Прямое напряжение (VF) при 20 мА обычно находится в диапазоне от 2,1 В до 2,6 В. Обратный ток (IR) составляет максимум 10,0 мкА при подаче обратного смещения 5 В.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам производительности. LTST-C198KGKT использует двухмерную систему бининга на основе световой силы и доминирующей длины волны.

3.1 Биннинг по световой силе

Световая сила классифицируется на три группы: N2 (36,0–45,0 мкд), P (45,0–71,0 мкд) и Q (71,0–112,0 мкд). В пределах каждой группы применяется допуск +/-15%. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды в соответствии с требуемым уровнем яркости для их приложения, обеспечивая визуальную однородность в продуктах, использующих несколько светодиодов.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны, определяющая точный оттенок зеленого, сортируется на три группы: C (567,5–570,5 нм), D (570,5–573,5 нм) и E (573,5–576,5 нм). Допуск для каждой группы составляет +/- 1 нм. Такой строгий контроль имеет решающее значение для приложений, где важна цветовая однородность, например, для индикаторов состояния или полноцветных дисплеев.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графики (рис.1, рис.5), можно обсудить их значение. Зависимость прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF) обычно носит экспоненциальный характер, следуя уравнению диода. Разработчики должны учитывать диапазон VF при проектировании схем ограничения тока. Кривая зависимости световой силы от прямого тока, как правило, линейна в рабочем диапазоне, но будет насыщаться при более высоких токах из-за тепловых эффектов. Температурная зависимость прямого напряжения отрицательна (VF уменьшается с ростом температуры), что является стандартной характеристикой полупроводниковых диодов. Кривая спектрального распределения показала бы пик на 574 нм с шириной 15 нм на полувысоте.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса и полярность

Светодиод имеет стандартный корпус по стандарту EIA. Катод четко обозначен на схеме упаковки в ленте и на катушке. В спецификации приведены точные размерные чертежи со всеми размерами в миллиметрах и общим допуском ±0,10 мм. Ультратонкий профиль 0,2 мм является ключевой механической характеристикой.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок

Предложена рекомендуемая компоновка контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяных соединений и правильного выравнивания во время оплавления. Рекомендация включает максимальную толщину трафарета 0,08 мм для контроля объема паяльной пасты и предотвращения замыканий или эффекта "гробового камня" у этого очень маленького компонента.

6. Руководство по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предложен рекомендуемый профиль инфракрасной пайки оплавлением для бессвинцовых процессов, соответствующий стандартам JEDEC. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева 150–200°C, максимальное время предварительного нагрева 120 секунд, пиковую температуру не выше 260°C и время выше температуры ликвидуса (при пиковой температуре), ограниченное максимум 10 секундами. Профиль разработан для минимизации термического напряжения на корпусе светодиода при обеспечении правильного оплавления припоя.

6.2 Условия хранения и обращения

Электростатический разряд (ESD) может повредить светодиод. Обязательно обращение с использованием заземленных браслетов и на правильно заземленном оборудовании. Для хранения невскрытые влагозащищенные пакеты с осушителем должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤90% со сроком годности один год. После вскрытия светодиоды следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60% и использовать в течение одной недели. Если они хранились дольше вне оригинального пакета, перед пайкой их необходимо прогреть при 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время оплавления.

6.3 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только указанные растворители. Рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические вещества могут повредить материал корпуса или линзу.

7. Информация об упаковке и заказе

Стандартная упаковка — 8-миллиметровая лента на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая полная катушка содержит 5000 штук. Для количеств меньше полной катушки минимальная упаковочная партия для остатков составляет 500 штук. Спецификации ленты и катушки соответствуют стандартам ANSI/EIA 481. Лента имеет верхнюю крышку для защиты компонентов, а максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте — два.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот светодиод предназначен для обычного электронного оборудования. Его тонкий профиль делает его идеальным для подсветки в сверхтонкой потребительской электронике (смартфоны, планшеты, ноутбуки), индикаторов состояния в портативных устройствах и подсветки панелей в приборах. Его высокая яркость и широкий угол обзора подходят для приложений, требующих хорошей видимости.

8.2 Соображения по проектированию

Разработчикам схем необходимо реализовать правильное ограничение тока, обычно с использованием последовательного резистора, чтобы гарантировать, что прямой ток не превышает максимальный постоянный ток 30 мА. Вариация прямого напряжения (2,1–2,6 В) должна учитываться при проектировании источника питания. Для визуальной однородности в массивах из нескольких светодиодов крайне важно указывать светодиоды из одной группы по интенсивности и длине волны. Разводка печатной платы должна соответствовать рекомендуемым размерам контактных площадок и рекомендациям по трафарету, чтобы обеспечить надежную сборку.

9. Техническое сравнение и отличия

Основное отличие LTST-C198KGKT заключается в сочетании экстремальной тонкости (0,2 мм) и использования технологии AlInGaP. По сравнению со старыми зелеными светодиодами на основе GaP (фосфида галлия), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность и лучшую температурную стабильность. По сравнению с другими тонкими светодиодами, его заявленный угол обзора 130 градусов заметно шире, обеспечивая лучшую видимость вне оси. Его совместимость со стандартным ИК-оплавлением и упаковкой в ленту делает его готовым решением для автоматизированного массового производства, в отличие от некоторых старых выводных или устанавливаемых вручную светодиодов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 3,3 В или 5 В?

О: Нет. Вы должны использовать токоограничивающий резистор. Прямое напряжение составляет максимум ~2,6 В. Прямое подключение 3,3 В позволит протекать чрезмерному току, что может разрушить светодиод. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (Vcc - Vf) / If.

В: Что означает параметр "Пиковый прямой ток"?

О: Это означает, что вы можете кратковременно подавать на светодиод импульсы до 80 мА для достижения более высокой мгновенной яркости, но только при очень специфических условиях: длительность импульса 0,1 мс и скважность 10% или менее. Это не для непрерывной работы.

В: Зачем требуется прогрев, если светодиоды хранились вне пакета?

О: Пластиковый корпус может поглощать влагу из воздуха. Во время быстрого нагрева при пайке оплавлением эта влага может испаряться взрывообразно, вызывая внутреннее расслоение или растрескивание ("вспучивание"). Прогрев удаляет эту поглощенную влагу.

11. Практический пример проектирования

Рассмотрим проектирование индикатора состояния для носимого устройства. У устройства жестко-гибкая печатная плата с ограничением по высоте менее 0,3 мм в области индикатора. LTST-C198KGKT толщиной 0,2 мм идеально подходит. Требуется зеленый индикатор для отображения "полностью заряжено". Разработчик выбирает светодиоды из группы "P" по интенсивности и группы "D" по длине волны, чтобы обеспечить одинаковый цвет и яркость во всех устройствах. Светодиод управляется током 15 мА (значительно ниже максимума в 30 мА) через токоограничивающий резистор от шины питания 3,0 В устройства, обеспечивая достаточную яркость при низком энергопотреблении. Разводка печатной платы использует рекомендуемую геометрию площадок, а сборочное производство применяет предоставленный профиль оплавления, что приводит к надежному производству с высоким выходом годных изделий.

12. Введение в принцип работы технологии

Светодиод основан на полупроводниковом p-n переходе, изготовленном из материалов AlInGaP. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны полупроводника, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае зеленый около 570 нм. Ультратонкий корпус достигается за счет использования светодиодного кристалла с минимальным количеством герметизирующего материала, в отличие от традиционных светодиодов с формованной пластиковой линзой.

13. Технологические тренды

Тренд в индикаторных и подсветочных светодиодах продолжается в сторону дальнейшей миниатюризации, повышения эффективности и улучшения цветовой однородности. Высота корпусов уменьшается от 0,2 мм к еще более тонким профилям. Растет использование передовых полупроводниковых материалов, таких как InGaN (для синего/зеленого/белого) и AlInGaP (для красного/оранжевого/желтого/зеленого), для замены менее эффективных материалов. Интеграция — еще один тренд, с массивами из нескольких светодиодов или светодиодами, объединенными с драйверными ИС в одном корпусе. Кроме того, стремление к энергоэффективности подталкивает к повышению рейтингов люменов на ватт, снижая энергопотребление в конечных приложениях. Автоматизированное тестирование и более строгие спецификации бининга становятся стандартом для удовлетворения требований дисплеев высокого разрешения и приложений, требующих точного соответствия цветов.