Техническая спецификация LTST-C194KSKT - Желтый SMD светодиод - Размеры 1.6x0.8x0.3 мм - Прямое напряжение 2.4 В - Мощность 75 мВт

1. Обзор продукта

LTST-C194KSKT — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), разработанный для современных электронных приложений с ограниченным пространством. Он относится к категории сверхтонких чип-светодиодов, обладая исключительно малой высотой всего 0.30 мм. Это делает его идеальным выбором для применений, где высота компонента является критическим фактором проектирования, например, в ультратонких дисплеях, мобильных устройствах и модулях подсветки.

Устройство использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для своей светоизлучающей области. Эта материаловая система известна своей высокой эффективностью в спектре от янтарного до красного цвета. В данной конкретной модели он сконструирован для излучения желтого света. Светодиод заключен в корпус с прозрачной линзой, что обеспечивает максимальное извлечение света и широкий угол обзора. Он поставляется на стандартной для отрасли 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, используемым в массовом производстве.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основное преимущество этого светодиода — сочетание ультратонкого форм-фактора и высокой яркости, обеспечиваемой технологией чипа AlInGaP. Его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ) делает его «зеленым» продуктом, подходящим для мировых рынков со строгими экологическими нормами. Устройство также спроектировано для совместимости с распространенными процессами пайки, включая инфракрасную (ИК) и парофазную оплавление, которые являются стандартными для линий сборки поверхностного монтажа (SMT).

Целевой рынок охватывает широкий спектр потребительской и промышленной электроники. Ключевые области применения включают индикаторы состояния, подсветку клавиатур и значков, освещение панелей и декоративную подсветку в устройствах, где минимальная толщина имеет первостепенное значение. Его совместимость с автоматическим оборудованием для установки делает его подходящим для крупносерийного производства.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ ключевых рабочих параметров светодиода, определенных в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Предельные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется, и в схемотехнике их следует избегать.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации полупроводникового перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Максимальный непрерывный прямой ток, который можно приложить. В спецификации указан коэффициент снижения номинала 0.4 мА/°C при температуре окружающей среды выше 25°C, что означает, что допустимый непрерывный ток уменьшается по мере нагрева рабочей среды.
• Пиковый прямой ток:80 мА. Это допустимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для кратковременного достижения более высокой светоотдачи без перегрева.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения, превышающего это значение, может вызвать пробой и необратимое повреждение перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C. Это определяет пределы окружающей среды для надежной работы и нерабочего хранения.
• Допустимая температура пайки:Устройство может выдерживать волновую или ИК пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение 5 секунд и парофазную пайку при 215°C в течение 3 минут.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при прямом токе (IF) 20 мА.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 28.0 мкд до максимум 180.0 мкд. Фактическое значение для конкретного экземпляра зависит от присвоенного ему кода сортировки (см. раздел 3). Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим фотопической реакции человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси. Такой широкий угол обзора характерен для прозрачной, нерассеивающей линзы, обеспечивающей широкое освещение.
• Длина волны пикового излучения (λP):588 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):от 587.0 нм до 597.0 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет (в данном случае желтый). Она выводится из координат цветности МКО. Устройства сортируются в пределах этого диапазона.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм. Это показатель спектральной чистоты, измеряющий ширину спектра излучения на половине его максимальной мощности. Меньшее значение указывает на более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (VF):Обычно 2.00 В, максимум 2.40 В при 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложении обратного смещения 5 В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются в «бины» на основе ключевых оптических параметров. LTST-C194KSKT использует двухмерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре бина интенсивности (N, P, Q, R), измеряемой в милликанделах (мкд) при 20 мА. Каждый бин имеет минимальное и максимальное значение с допуском +/-15% внутри каждого бина. Например, устройство в бине 'R' будет иметь интенсивность от 112.0 мкд до 180.0 мкд. Конструкторам необходимо учитывать это различие, если равномерная яркость нескольких светодиодов имеет критическое значение.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Аналогично, светодиоды сортируются в четыре группы по длине волны (J, K, L, M) для контроля цветовой однородности. Доминирующая длина волны колеблется от 587.0 нм до 597.0 нм для всех бинов. Каждый конкретный бин (например, бин 'K' охватывает 589.5 нм до 592.0 нм) имеет более жесткий допуск +/- 1 нм. Это гарантирует, что все светодиоды в данной партии имеют очень похожий оттенок желтого цвета.

4. Анализ рабочих характеристик

Хотя в спецификации приведены конкретные графические кривые (Рис.1, Рис.6), их значение является стандартным для светодиодной технологии. Конструкторы могут ожидать следующие общие зависимости:

• Вольт-амперная характеристика (Ток vs. Напряжение):Прямое напряжение (VF) имеет положительный температурный коэффициент и также немного увеличивается с ростом прямого тока. Оно нелинейно, демонстрируя «колено» включения перед тем, как стать более линейным.
• Сила света vs. Прямой ток:Световой выход приблизительно пропорционален прямому току до определенного момента, после чего эффективность может снижаться из-за тепловых эффектов.
• Сила света vs. Температура:Световой выход светодиодов AlInGaP обычно уменьшается с увеличением температуры перехода. Это критически важный фактор для применений с высоким уровнем надежности или при работе на высокой мощности.
• Спектральное распределение:Спектр излучения сосредоточен вокруг пиковой длины волны (588 нм) с указанной полушириной 15 нм, определяя точку желтого цвета.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габариты устройства и полярность

Светодиод соответствует стандартному корпусу EIA. Ключевой размер — его высота 0.30 мм. Подробные механические чертежи в спецификации предоставляют длину, ширину и расстояние между контактными площадками. Компонент имеет маркировку полярности, обычно индикатор катода на корпусе или ориентацию на ленте, которую необходимо соблюдать во время сборки для обеспечения правильной работы.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок

Спецификация включает рекомендуемый посадочный рисунок (расположение контактных площадок) для проектирования печатной платы. Соблюдение этого рисунка крайне важно для получения надежных паяных соединений и правильного выравнивания во время оплавления. Примечание рекомендует максимальную толщину трафарета 0.10 мм для нанесения паяльной пасты, чтобы предотвратить образование перемычек между близко расположенными площадками.

5.3 Спецификации упаковки в ленту и на катушку

Светодиоды поставляются на тисненой несущей ленте (ширина 8 мм), намотанной на катушки диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 5000 штук. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA 481-1-A-1994. Ключевые спецификации включают: пустые ячейки запечатаны покровной лентой, минимальное количество упаковки для остаточных катушек — 500 штук, и допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов на катушку.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профили пайки оплавлением

В спецификации приведены два рекомендуемых профиля инфракрасной (ИК) пайки оплавлением: один для стандартного процесса пайки оловянно-свинцовым припоем (SnPb) и один для бессвинцового процесса пайки (Pb-free), обычно с использованием сплава SAC (Sn-Ag-Cu). Бессвинцовый профиль требует более высокой пиковой температуры (около 260°C), но с тщательно контролируемыми скоростями нагрева и охлаждения, чтобы минимизировать термический удар. Профили определяют зоны предварительного нагрева, время выше температуры ликвидуса и длительность пиковой температуры (например, 5 секунд при максимум 260°C).

6.2 Меры предосторожности при хранении и обращении

Не вскрытые катушки должны храниться в среде, не превышающей 30°C и 70% относительной влажности. После извлечения из оригинального влагозащитного пакета компоненты должны быть использованы в течение 672 часов (28 дней), чтобы избежать поглощения влаги, которое может вызвать «вспучивание» («popcorning») во время оплавления. Если хранение превышает этот период, рекомендуется прогрев при температуре примерно 60°C в течение 24 часов перед пайкой. Для длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем или среду, продуваемую азотом.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, используйте только указанные растворители. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химические очистители могут повредить пластиковую линзу или материал корпуса.

7. Соображения по проектированию приложений

7.1 Проектирование цепи управления

Светодиод — это устройство, управляемое током. Самое важное правило проектирования — всегда использовать механизм ограничения тока. В спецификации настоятельно рекомендуется использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода (Схема A), даже когда несколько светодиодов подключены параллельно к источнику напряжения. Это связано с тем, что прямое напряжение (VF) светодиодов может незначительно отличаться от экземпляра к экземпляру. Без индивидуальных резисторов светодиоды с более низким VF будут потреблять непропорционально больший ток, что приведет к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке (Схема B). Для прецизионных применений предпочтительны драйверы постоянного тока.

7.2 Защита от электростатического разряда (ESD)

Полупроводниковый переход в светодиодах чрезвычайно чувствителен к повреждениям от электростатического разряда. В спецификации изложены основные меры контроля ESD: операторы должны носить заземленные браслеты или антистатические перчатки; все рабочие места, оборудование и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены; и следует использовать ионизатор для нейтрализации статических зарядов, которые могут накапливаться на пластиковой линзе во время обращения. Повреждение от ESD может не вызвать немедленного отказа, но может привести к сокращению срока службы или нестабильной работе.

7.3 Тепловой менеджмент

Несмотря на малые размеры, ограничение рассеиваемой мощности в 75 мВт и кривая снижения номинала тока указывают на важность теплового менеджмента, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе, близкой к максимальному непрерывному току. Обеспечение достаточной площади медной фольги на печатной плате вокруг контактных площадок может помочь рассеять тепло. Сила света и доминирующая длина волны могут смещаться с температурой перехода, поэтому поддержание стабильной тепловой среды способствует стабильности оптических характеристик.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основным отличием LTST-C194KSKT является его высота 0.30 мм в категории желтых светодиодов AlInGaP. По сравнению со стандартными SMD светодиодами, высота которых часто составляет 0.6 мм или 1.0 мм, это означает сокращение высоты на 50-70%. Это достигнуто без значительного ущерба для оптических характеристик, поскольку он по-прежнему предлагает широкий угол обзора и уровни яркости, подходящие для индикаторных применений. Его совместимость со стандартными процессами оплавления делает его прямой заменой более толстых компонентов в сценариях модернизации пространства, в отличие от некоторых ультратонких устройств, требующих специализированных методов сборки.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с выхода логики 3.3 В или 5 В?

О: Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Например, при питании 3.3 В и типичном VF 2.0 В при 20 мА, номинал резистора будет R = (3.3 В - 2.0 В) / 0.02 А = 65 Ом. Подойдет стандартный резистор на 68 Ом.

В: Почему такой большой диапазон силы света (от 28 до 180 мкд)?

О: Это общий диапазон для всего производства. Для конкретного заказа вы можете запросить более узкий бин (например, Бин R: 112-180 мкд), чтобы обеспечить однородность яркости в вашем приложении.

В: Подходит ли прозрачная линза для создания широкой равномерной световой полосы?

О: Прозрачная линза обеспечивает широкий угол обзора (130°), но может создавать более сфокусированное «горячее пятно» по сравнению с рассеивающей линзой. Для создания идеально равномерных полос часто используются вторичная оптика или световоды совместно со светодиодами.

В: Как интерпретировать график профиля пайки?

О: На графике по оси Y отложена температура, а по оси X — время. Линия определяет целевую температуру, которую должен испытывать корпус светодиода при прохождении через печь оплавления. Ключевые точки: максимальная скорость нагрева, температура и длительность предварительного прогрева, время выше температуры плавления припоя, пиковая температура и максимальная скорость охлаждения.

10. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Индикатор состояния в носимом устройстве

В умных часах или фитнес-трекере пространство на плате и толщина сильно ограничены. Один LTST-C194KSKT, управляемый током 10-15 мА через вывод GPIO и последовательный резистор, может обеспечить четкое уведомление (зарядка, сообщение, низкий заряд батареи), не добавляя значительной толщины. Его широкий угол обзора гарантирует, что свет будет виден под разными углами на запястье.

Пример 2: Подсветка мембранных клавиатурных панелей

Для промышленных панелей управления с мембранными клавиатурами несколько желтых светодиодов могут быть размещены под полупрозрачными значками клавиш. Ультратонкий профиль позволяет им помещаться в неглубокую полость за мембранным листом. Заказывая светодиоды из одного бина интенсивности и длины волны (например, Бин Q, Бин K), можно добиться одинакового цвета и яркости на всех клавишах.

Пример 3: Декоративная контурная подсветка

В тонком потребительском электронном продукте (например, колонке, маршрутизаторе) ряд таких светодиодов, размещенных вдоль внутреннего края в сочетании со световодом или рассеивателем, может создать равномерную светящуюся акцентную линию. Высота 0.3 мм позволяет размещать их чрезвычайно близко к внешнему корпусу продукта.

11. Введение в принцип работы

Излучение света в LTST-C194KSKT основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе, изготовленном из материалов AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В прямозонном полупроводнике, таком как AlInGaP, это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, которая задается в процессе выращивания кристалла для работы в желтом спектре (~588-597 нм). Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует чип, обеспечивает механическую защиту и формирует диаграмму направленности светового потока.

12. Технологические тренды и контекст

Разработка LTST-C194KSKT соответствует нескольким ключевым трендам в оптоэлектронике и производстве электроники. Стремление к миниатюризации и уменьшению высоты компонентов неумолимо, движимое потребительским спросом на более тонкие смартфоны, планшеты и носимые устройства. Технология AlInGaP остается доминирующим решением для высокоэффективных янтарных, желтых и красных светодиодов, хотя достижения в области светодиодов с преобразованием люминофора (pc-LED) теперь предлагают альтернативы для некоторых желто-зеленых применений. Акцент на соответствие RoHS и экологичное производство теперь является универсальным стандартом. Кроме того, детальные системы сортировки и стандартизированная упаковка (лента и катушка, посадочные места EIA) отражают потребность отрасли в крупносерийном, автоматизированном и стабильном производстве для удовлетворения требований глобальных цепочек поставок. Включение конкретных профилей для бессвинцовой пайки подчеркивает полный переход отрасли от свинцовых процессов.