Техническая документация на SMD светодиод LTST-C281KSKT желтый - высота 0.35мм - напряжение 2.4В - мощность 75мВт

1. Обзор продукта

LTST-C281KSKT — это ультратонкий поверхностно-монтируемый чип-светодиод, разработанный для современных электронных приложений, требующих минимальной высоты. Устройство использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения яркого желтого света. Его основные цели проектирования — совместимость с автоматизированными процессами сборки, соответствие экологическим нормам и надежная работа в компактном форм-факторе.

Ключевое преимущество этого светодиода заключается в исключительно малой высоте 0.35 мм, что делает его подходящим для применений с критическими ограничениями по пространству, таких как ультратонкие дисплеи, подсветка для тонкой потребительской электроники и индикаторные лампы на плотно упакованных печатных платах. Он поставляется на 8-мм ленте на катушках диаметром 7 дюймов, что облегчает высокоскоростную автоматизированную сборку.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Пределы работы устройства определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое светодиод может рассеять в виде тепла без деградации.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это максимальный рекомендуемый ток для непрерывной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения сверх этого предела может привести к пробою PN-перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C.
• Условия пайки оплавлением в ИК-печи:Выдерживает пиковую температуру 260°C максимум в течение 10 секунд, совместим со стандартными бессвинцовыми процессами пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Ключевые параметры измерены при Ta=25°C и стандартном испытательном токе I_F= 20мА.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 28.0 мкд до максимум 180.0 мкд. Типичное значение находится в этом широком диапазоне бинов (см. раздел 3). Измерение проводится с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на оси. Указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности, подходящую для освещения областей или широкоугольных индикаторов.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):588 нм. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 587 нм до 597 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет (желтый) светодиода, полученная из цветовой диаграммы CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм. Этот параметр описывает спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света, измеренную на половине максимальной интенсивности.
• Прямое напряжение (V_F):Типичное значение 2.4В, диапазон от 2.0В до указанного максимума. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока 20мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном смещении 5В.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров. LTST-C281KSKT использует трехкодовую систему бинов (например, D4-P-K).

3.1 Биннинг прямого напряжения

Бины гарантируют, что светодиоды в цепи имеют схожее падение напряжения, предотвращая дисбаланс токов в параллельных конфигурациях.

• Бин D2: V_F= 1.80В - 2.00В @20мА
• Бин D3: V_F= 2.00В - 2.20В @20мА
• Бин D4: V_F= 2.20В - 2.40В @20мА
• Допуск на бин: ±0.1В

3.2 Биннинг силы света

Группирует светодиоды по яркости светового потока.

• Бин N: I_V= 28.0 мкд - 45.0 мкд @20мА
• Бин P: I_V= 45.0 мкд - 71.0 мкд @20мА
• Бин Q: I_V= 71.0 мкд - 112.0 мкд @20мА
• Бин R: I_V= 112.0 мкд - 180.0 мкд @20мА
• Допуск на бин: ±15%

3.3 Биннинг доминирующей длины волны

Критически важен для приложений, требующих совпадения цвета, определяет точный оттенок желтого.

• Бин J: λ_d= 587.00 нм - 589.50 нм @20мА
• Бин K: λ_d= 589.50 нм - 592.00 нм @20мА
• Бин L: λ_d= 592.00 нм - 594.50 нм @20мА
• Бин M: λ_d= 594.50 нм - 597.00 нм @20мА
• Допуск на бин: ±1 нм

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические кривые приведены в документации (Рис.1, Рис.6), их значение стандартно для светодиодов AlInGaP.

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Демонстрирует типичную экспоненциальную зависимость диода. Прямое напряжение имеет положительный температурный коэффициент, что означает, что V_Fнезначительно уменьшается с ростом температуры перехода при заданном токе.
• Зависимость силы света от прямого тока:В нормальном рабочем диапазоне (до 30мА) сила света примерно пропорциональна прямому току. Работа за пределами этой точки приводит к сублинейному росту из-за снижения эффективности и усиления тепловых эффектов.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Световой поток светодиодов AlInGaP обычно уменьшается с ростом температуры окружающей среды (и перехода). Это тепловое снижение мощности необходимо учитывать в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:Спектр излучения сосредоточен около 588 нм (желтый) с относительно узкой полушириной 15 нм, что указывает на хорошую насыщенность цвета.
• Диаграмма направленности:Угол обзора 130 градусов предполагает диаграмму направленности, близкую к ламбертовской, где интенсивность примерно зависит от косинуса угла обзора вне оси.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры и полярность

Устройство соответствует стандартному корпусу EIA. Ключевые размерные характеристики включают общую высоту 0.35 мм. Корпус оснащен прозрачной линзой. Полярность обозначена маркировкой катода, обычно выемкой, зеленой точкой или другим визуальным индикатором на корпусе или ленте. Точную маркировку следует уточнять по чертежу корпуса.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставлен шаблон контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяных соединений при оплавлении. Этот шаблон разработан для облегчения правильного смачивания припоем, самоустановки компонента во время оплавления и долговременной механической надежности. Соблюдение этой рекомендуемой конфигурации крайне важно для предотвращения "эффекта надгробия" или плохих паяных соединений.

5.3 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм).

• Шаг карманов:8 мм (стандарт для многих малых SMD-компонентов).
• Количество на катушке:5000 штук.
• Минимальный заказ остатков (MOQ):500 штук.
• Отсутствующие компоненты:Допускается максимум два последовательных пустых кармана.
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

6. Руководство по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предложен рекомендуемый профиль оплавления в ИК-печи для бессвинцовых процессов пайки. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для обеспечения равномерного нагрева и испарения растворителей из паяльной пасты.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Продолжительность в пределах 5°C от пиковой температуры должна быть ограничена максимум 10 секундами. Компонент может выдержать эту пиковую температуру максимум для двух циклов оплавления.

Профиль основан на стандартах JEDEC. Инженеры должны характеризовать профиль для своей конкретной конструкции печатной платы, паяльной пасты и печи для создания надежных паяных соединений.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, следует соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на вывод.
• Ограничение:Допускается только один цикл ручной пайки, чтобы избежать теплового повреждения пластикового корпуса и полупроводникового кристалла.

6.3 Очистка

Очистка обычно не требуется после оплавления с использованием безотмывочной паяльной пасты. Если очистка необходима (например, после ручной пайки с флюсом):

• Рекомендуемые растворители:Используйте только спиртосодержащие очистители, такие как этиловый спирт или изопропиловый спирт (IPA).
• Процесс:Погрузите светодиод при нормальной комнатной температуре менее чем на одну минуту. Можно осторожно применять перемешивание.
• Избегайте:Не используйте неуказанные химические жидкости, ультразвуковую очистку (может вызвать механические напряжения) или агрессивные растворители, которые могут повредить эпоксидную линзу или маркировку корпуса.

7. Хранение и обращение

7.1 Чувствительность к влаге

Корпус светодиода чувствителен к влаге. Соблюдение условий хранения критически важно для предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса) во время оплавления из-за быстрого испарения поглощенной влаги.

• Запечатанный пакет (оригинальная упаковка):Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Срок годности составляет один год при хранении в влагозащитном пакете с осушителем.
• После вскрытия пакета:Время нахождения вне пакета ограничено. Рекомендуемый "срок жизни на производстве" перед оплавлением составляет 672 часа (28 дней) при хранении при ≤30°C и ≤60% RH.
• Длительное хранение (вскрытое):Для хранения более 672 часов поместите компоненты в герметичный контейнер с осушителем или в азотный эксикатор.
• Просушка:Компоненты, находившиеся на воздухе более 672 часов, должны быть просушены при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги.

7.2 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды подвержены повреждению от электростатического разряда. Меры предосторожности должны приниматься на всех этапах обращения и сборки.

• Операторы должны носить заземляющий браслет или антистатические перчатки.
• Все рабочие места, инструменты и оборудование должны быть правильно заземлены.
• Используйте проводящие или рассеивающие коврики на рабочих поверхностях.
• Транспортируйте и храните компоненты в ESD-защитной упаковке.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые сценарии применения

• Индикаторы состояния:Индикаторы питания, подключения и функций в потребительской электронике (маршрутизаторы, ТВ-приставки, устройства умного дома), офисном оборудовании и промышленных панелях управления.
• Подсветка:Краевая или прямая подсветка для ЖК-дисплеев в тонких устройствах, подсветка клавиатур и значков, где ограничена высота.
• Автомобильное внутреннее освещение:Индикаторы на приборной панели, подсветка переключателей и фоновое освещение (при условии проверки конкретных автомобильных требований).
• Портативные и носимые устройства:Индикаторы уровня заряда батареи, световые уведомления в смартфонах, планшетах и фитнес-трекерах, где выигрывают от ультранизкого профиля.

8.2 Особенности проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия под контактными площадками для отвода тепла, особенно при работе вблизи максимального тока или при высоких температурах окружающей среды. Это поддерживает световой поток и долговечность.
• Параллельное подключение:Избегайте прямого параллельного подключения нескольких светодиодов от одного источника напряжения. Незначительные вариации V_Fмогут вызвать значительный дисбаланс токов, когда один светодиод забирает большую часть тока. Используйте отдельные токоограничивающие резисторы для каждого светодиода или многоканальный драйвер постоянного тока.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает хорошую видимость вне оси. Для сфокусированного света могут потребоваться внешние линзы или световоды.

9. Техническое сравнение и отличия

LTST-C281KSKT предлагает конкретные преимущества в своем классе:

• По сравнению со светодиодами стандартной толщины (0.6мм+):Основное отличие — высота 0.35 мм, позволяющая использовать в приложениях с критическими ограничениями по пространству, где традиционные светодиоды не помещаются.
• По сравнению с другими технологиями желтых светодиодов:Использование полупроводникового материала AlInGaP по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, обеспечивает более высокую световую отдачу (больше светового потока на единицу электрической мощности), лучшую температурную стабильность и превосходную чистоту цвета (уже спектр).
• По сравнению со светодиодами не на катушке:Упаковка на 8-мм ленте на катушке является значительным преимуществом для массового производства, обеспечивая совместимость с высокоскоростными автоматизированными установочными машинами, сокращая время и стоимость сборки.
• Соответствие:Соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ) и классифицируется как "зеленый" продукт, что является обязательным требованием для электроники, продаваемой на многих мировых рынках.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P):Физическая длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность. Измеряется непосредственно из спектра.

Доминирующая длина волны (λ_d):Расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE). Это единственная длина волны монохроматического света, который казался бы такого же цвета, как широкоспектральное излучение светодиода. Для определения и сопоставления цвета доминирующая длина волны является более релевантным параметром.

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 30мА?

Да, 30мА — это максимальный номинальный постоянный прямой ток. Однако для оптимального срока службы и с учетом реальных условий, таких как повышенная температура окружающей среды, считается хорошей инженерной практикой снижать это значение. Работа при 20мА (стандартное испытательное условие) или ниже значительно продлит срок службы светодиода и обеспечит более стабильный световой поток.

10.3 Почему важен биннинг и какой бин выбрать?

Биннинг критически важен для постоянства внешнего вида и производительности в рамках приложения. Например, на панели с несколькими индикаторными светодиодами использование светодиодов из разных бинов силы света или длины волны приведет к видимо разной яркости и оттенкам цвета.

Выбирайте бины в зависимости от потребностей вашего приложения: Для точного соответствия цвета (например, фирменный желтый) укажите узкий бин доминирующей длины волны (J, K, L или M). Для постоянной яркости нескольких устройств укажите бин силы света (N, P, Q или R). Для балансировки токов в параллельных цепочках укажите бин прямого напряжения (D2, D3, D4).

10.4 Требуется ли радиатор?

Отдельный радиатор обычно не требуется для одного светодиода, работающего при токе до 30мА, из-за его низкой рассеиваемой мощности 75мВт. Однако эффективный тепловой менеджмент на уровне печатной платы необходим. Это означает обеспечение достаточной площади меди (тепловая площадка), соединенной с контактными площадками светодиода, для отвода тепла в подложку печатной платы, которая действует как теплораспределитель. Это особенно важно для массивов светодиодов или работы в условиях высоких температур.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора низкого заряда батареи для портативного медицинского устройства. Корпус устройства имеет внутреннее ограничение по высоте 0.5 мм для печатной платы и всех компонентов в области индикатора.

Задача:Стандартный светодиод высотой 0.6 мм не поместится.

Решение:Выбран LTST-C281KSKT с высотой 0.35 мм. Токоограничивающий резистор рассчитан для питания 3.3В: R = (3.3В - 2.4В) / 0.020А = 45Ом. Выбран резистор стандартного номинала 47Ом, что дает I_F≈ 19мА. Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает видимость индикатора под разными углами. Желтый цвет выбран как универсальный индикатор предупреждения. Упаковка на ленте и катушке позволяет автоматизировать сборку, обеспечивая эффективность и надежность производства.

12. Введение в технологический принцип

LTST-C281KSKT основан на технологии полупроводников AlInGaP. Этот материал является сложным полупроводником из группы III-V. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия в виде фотонов (света). Конкретный состав алюминия, индия, галлия и фосфида в активном слое определяет ширину запрещенной зоны полупроводника, которая напрямую задает длину волны (цвет) излучаемого света. Для желтого света (~590 нм) создается определенная ширина запрещенной зоны. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует диаграмму направленности светового потока.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в SMD-светодиодах для индикации и подсветки продолжается в направлении:

• Повышения эффективности:Разработка материалов и структур, производящих больше люмен на ватт (лм/Вт), снижая энергопотребление при том же световом потоке.
• Миниатюризации:Дальнейшее уменьшение размера корпуса (площади и высоты) для создания еще более тонких электронных устройств. Высота 0.35 мм этого устройства является частью этого тренда.
• Улучшения цветопередачи и цветового охвата:Для подсветки дисплеев наблюдается переход к светодиодам с более узкими спектральными пиками и специфическими длинами волн для обеспечения более широкого цветового охвата (например, Rec. 2020).
• Повышения надежности и срока службы:Развитие материалов корпусирования (эпоксидные смолы, силиконы) и технологий крепления кристаллов для работы при более высоких температурах перехода и в более жестких условиях окружающей среды, увеличивая срок службы.
• Интеграции:Объединение нескольких светодиодных кристаллов (RGB, RGBW) в один корпус или интеграция электроники управления (ИС) со светодиодом для упрощения проектирования ("умные светодиоды").