Техническая спецификация LTW-C193DS5 - Сверхтонкий SMD светодиод белого свечения - 0.35 мм - 3.15 В макс. - 70 мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики сверхтонкого поверхностного светоизлучающего диода (SMD LED). Компонент предназначен для применений, требующих компактных размеров и яркого белого света. Его основная конструкция использует технологию полупроводника InGaN (нитрид индия-галлия), известную эффективной генерацией белого света. Корпус исключительно тонкий, что делает его подходящим для конструкций с ограниченным пространством в современной электронике.

Ключевые преимущества данного светодиода включают соответствие экологическим нормам, совместимость с автоматизированными процессами сборки и пригодность для стандартных методов пайки оплавлением. Это делает его идеальным выбором для крупносерийного производства. Целевой рынок охватывает широкий спектр потребительской и промышленной электроники, где требуются индикаторные лампы, подсветка или общее освещение с минимальными габаритами.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):70 мВт. Это максимальное количество мощности, которое светодиод может рассеять в виде тепла без ухудшения характеристик или выхода из строя. Превышение этого предела грозит тепловым разгоном.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимальный мгновенный ток, допустимый в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Он значительно выше номинала постоянного тока.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы. Конструкторам обычно следует работать ниже этого значения.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -20°C до +80°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -55°C до +105°C. Устройство может храниться без подачи питания в этом более широком температурном диапазоне.
• Условия инфракрасной пайки:260°C в течение 10 секунд. Это определяет пиковую температуру и временной профиль, который корпус может выдержать во время пайки оплавлением.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при стандартной температуре окружающей среды 25°C и определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях.

• Сила света (I_V):Диапазон от 45.0 мкд (мин.) до 180.0 мкд (тип.) при испытательном токе (I_F) 5 мА. Это измеряет воспринимаемую яркость светового потока человеческим глазом с использованием фильтра, аппроксимирующего кривую фотопической чувствительности CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего максимального значения (на оси). Такой широкий угол обзора указывает на более диффузную, ламбертовскую диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей.
• Координаты цветности (x, y):Типичные значения x=0.294, y=0.286 при I_F= 5мА. Эти координаты определяют цвет белого света на диаграмме цветности CIE 1931, задавая его конкретный оттенок или "белизну". Допуск для этих координат составляет ±0.01.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.70 В (мин.) до 3.15 В (макс.) при I_F= 5мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Это критический параметр для проектирования схемы управления (например, расчета токоограничивающего резистора).
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при обратном напряжении (V_R) 5В. Этот параметр предназначен только для испытаний; устройство не предназначено для работы при обратном смещении. Подача обратного напряжения в цепи может вызвать мгновенный отказ.

Важные примечания:В спецификации подчеркивается чувствительность к электростатическому разряду (ESD). Обязательно правильное обращение с использованием антистатических браслетов и заземленного оборудования. Указанный измеритель для цветности и силы света - прибор CAS140B.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. Это позволяет конструкторам выбирать компоненты с жестко контролируемыми характеристиками.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Светодиоды классифицируются на три группы по прямому напряжению при 5мА:

- Группа A:2.70В - 2.85В

- Группа B:2.85В - 3.00В

- Группа C:3.00В - 3.15В

Допуск для каждой группы составляет ±0.1В. Выбор конкретной группы обеспечивает равномерную яркость и потребление тока в параллельных массивах.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Светодиоды сортируются на три группы яркости при 5мА:

- Группа P:45.0 мкд - 71.0 мкд

- Группа Q:71.0 мкд - 112.0 мкд

- Группа R:112.0 мкд - 180.0 мкд

Допуск для каждой группы составляет ±15%. Это позволяет выбирать компоненты на основе требуемых уровней яркости.

3.3 Сортировка по оттенку (цвету)

Точка белого цвета точно контролируется с использованием шести групп (S1 через S6), определяемых четырехугольниками на диаграмме цветности CIE 1931. Каждая группа задает небольшую область допустимых пар координат x и y. Типичное значение (x=0.294, y=0.286) попадает в области S1 и S3. К координатам применяется допуск ±0.01. Эта сортировка критически важна для применений, требующих одинакового белого цвета на нескольких светодиодах, например, для подсветки дисплеев.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.6 для угла обзора), предоставленные данные позволяют провести концептуальный анализ ключевых зависимостей.

• Кривая "Ток vs. Сила света" (I-I_V):Сила света прямо пропорциональна прямому току, обычно следуя почти линейной зависимости при низких токах до насыщения при высоких токах. Работа в рекомендуемой точке испытания 5мА обеспечивает линейное и предсказуемое управление яркостью.
• Кривая "Ток vs. Прямое напряжение" (I-V):Вольт-амперная характеристика светодиода экспоненциальная. Указанный диапазон V_Fпри 5мА критически важен. Небольшое увеличение напряжения может привести к значительному увеличению тока, поэтому предпочтительны источники постоянного тока, а не постоянного напряжения.
• Температурная зависимость:Сила света светодиодов InGaN обычно уменьшается с ростом температуры перехода (тепловое тушение). Необходимо учитывать рабочий диапазон температур от -20°C до +80°C, так как выходные параметры и цвет могут смещаться при экстремальных температурах. Правильное тепловое управление на печатной плате необходимо для поддержания производительности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет стандартный для отрасли корпус EIA. Ключевой особенностью является его сверхтонкий профиль 0.35 мм. Все размеры приведены в миллиметрах со стандартным допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Подробные чертежи с размерами включены в спецификацию для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Расположение контактных площадок для пайки

Предоставлены рекомендуемые размеры контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяного соединения и правильного выравнивания во время оплавления. Примечание рекомендует максимальную толщину трафарета 0.10 мм для нанесения паяльной пасты, что критически важно для контроля объема припоя на таком маленьком компоненте.

5.3 Определение полярности

Спецификация включает маркировку или диаграммы для идентификации анодного и катодного выводов. Правильная полярность необходима для работы устройства. Подача обратной полярности может мгновенно разрушить светодиод.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры пайки оплавлением

Рекомендуется подробный профиль инфракрасной (IR) пайки оплавлением, основанный на стандартах JEDEC:

- Предварительный нагрев:150–200°C

- Время предварительного нагрева:максимум 120 секунд

- Пиковая температура:максимум 260°C

- Время выше температуры ликвидуса:максимум 10 секунд (рекомендуется не более двух циклов оплавления)

Эти параметры предназначены для правильного расплавления паяльной пасты без подвергания корпуса светодиода чрезмерному термическому напряжению.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, требуется особая осторожность:

- Температура паяльника:максимум 300°C

- Время контакта:максимум 3 секунды на площадку

- Ограничение:только один цикл пайки

Продолжительный нагрев от паяльника может легко повредить полупроводниковый кристалл или пластиковый корпус.

6.3 Условия хранения и обращения

• Запечатанная упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. Использовать в течение одного года после вскрытия влагозащитного пакета.
• Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из сухой упаковки, окружающая среда не должна превышать 30°C / 60% относительной влажности. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение 672 часов (28 дней).
• Длительное хранение:Компоненты, подвергшиеся воздействию более 672 часов, должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" (popcorning) во время оплавления.

6.4 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Рекомендуемые растворители - этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре. Светодиод следует погружать менее чем на одну минуту. Неуказанные химикаты могут повредить материал корпуса или оптическую линзу.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация ленты и катушки

Светодиоды поставляются на стандартной для отрасли 8-миллиметровой несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Эта упаковка совместима с автоматическими установочными машинами.

• Количество на катушке:5000 штук на полную катушку.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Качество:Лента имеет верхнюю крышку, и максимальное количество последовательно отсутствующих компонентов (пустых ячеек) составляет две, в соответствии со стандартами ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали LTW-C193DS5 содержит закодированную информацию:

- LTW:Вероятно, обозначает серию продукта (Lite-On White).

- C193:Уникальный идентификатор устройства в серии.

- DS5:Может указывать на тип корпуса, код группы или другую информацию о варианте. Точную расшифровку следует уточнять в полном руководстве по нумерации производителя.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:Индикаторы питания, подключения или активности в потребительской электронике (маршрутизаторы, телевизоры, бытовая техника).
• Подсветка:Боковая подсветка для небольших ЖК-дисплеев, подсветка клавиатур.
• Декоративное освещение:Акцентное освещение в тонких устройствах.
• Общие вывески:Низкоуровневое освещение там, где важен каждый миллиметр пространства.

8.2 Критические аспекты проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз спецификации (3.15В), чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы даже при низком V_F device.
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала (70 мВт), убедитесь, что печатная плата обеспечивает адекватный теплоотвод, особенно если используется несколько светодиодов или если температура окружающей среды высока. Медные площадки и тепловые переходные отверстия могут помочь.
• Защита от ESD:Включите защитные диоды ESD на сигнальных линиях, подключенных к светодиоду, или убедитесь, что схема управления имеет встроенную защиту. Соблюдайте строгие протоколы ESD во время обращения и сборки.
• Оптическое проектирование:Учитывайте угол обзора 130 градусов. Для сфокусированного света может потребоваться вторичная оптика (линза). Желтая линза корпуса помогает рассеивать свет и достигать указанных координат цветности.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными SMD светодиодами (например, корпуса 0603, 0805), основным отличителем данного устройства является еготолщина 0.35 мм. Это значительно тоньше, чем у традиционных корпусов, что позволяет использовать его в ультратонких продуктах. Использованиетехнологии InGaNдля белого света дает преимущества в эффективности и стабильности цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как синие светодиоды с люминофорным преобразованием другой структуры. Его совместимость со стандартнымипроцессами IR оплавленияиавтоматической упаковкой на ленте и катушкесоответствует современным, крупносерийным линиям SMT-сборки, снижая сложность производства по сравнению с компонентами для монтажа в отверстия или ручной установки.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

1. В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 5В?
   
   О: Нет. При типичном V_F~3В, прямое подключение к 5В вызовет чрезмерный ток и мгновенный отказ. Вы должны использовать токоограничивающий резистор. Например, для I_F=5мА: R = (5В - 3.15В) / 0.005А = 370Ом. Используйте ближайшее стандартное значение, например, 390Ом.
2. В: В чем разница между пиковым прямым током и постоянным прямым током?
   
   О: Постоянный прямой ток (20мА) предназначен для непрерывной работы. Пиковый прямой ток (100мА) - это кратковременный, импульсный параметр, используемый для мультиплексирования или испытаний. Работа при непрерывном токе 100мА разрушит светодиод.
3. В: Почему условия хранения для вскрытых упаковок такие строгие (672 часа)?
   
   О: Корпуса SMD могут поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение или растрескивание ("вспучивание"). Лимит в 672 часа и процедура прогрева снижают этот риск.
4. В: Как интерпретировать коды групп оттенка (S1-S6)?
   
   О: Эти коды определяют небольшую область на цветовой диаграмме CIE. Для получения одинакового цвета на панели указывайте и используйте светодиоды из одной группы оттенка. Смешивание групп может привести к визуально разным оттенкам белого.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикаторов состояния для носимого устройства.

Устройству требуется четыре белых светодиода для индикации уровня заряда батареи. Пространство крайне ограничено, максимальная высота компонента - 0.5 мм.

Решение:Выбран светодиод LTW-C193DS5 толщиной 0.35 мм. Для обеспечения равномерной яркости все четыре светодиода указаны из одной группы силы света (например, группа Q). Для гарантии идентичного белого цвета они также указаны из одной группы оттенка (например, S3). Схема управления использует вывод GPIO микроконтроллера с последовательным резистором 390Ом на каждый светодиод (рассчитано для питания 3.3В). Разводка печатной платы включает теплоотводящие площадки, соединенные с небольшим полигоном земли для рассеивания тепла. Светодиоды устанавливаются после всех остальных этапов оплавления, чтобы минимизировать тепловое воздействие, с соблюдением правила 672 часов после вскрытия пакета.

12. Введение в технологический принцип

Этот светодиод генерирует белый свет с использованием полупроводникового кристалла InGaN (нитрид индия-галлия). Материалы InGaN способны излучать свет в синем и ультрафиолетовом спектре. Для получения белого света основной метод заключается в комбинации синего излучающего кристалла InGaN с желтым люминофорным покрытием (иттрий-алюминиевый гранат, легированный церием, или YAG:Ce). Синий свет от кристалла возбуждает люминофор, который затем излучает желтый свет. Комбинация оставшегося синего света и генерируемого желтого света воспринимается человеческим глазом как белый. Это известно как белый светодиод с люминофорным преобразованием. Конкретный состав люминофора определяет коррелированную цветовую температуру (CCT) и координаты цветности (x, y) на диаграмме CIE.

13. Тенденции и развитие отрасли

Тенденция в области индикаторных и миниатюрных осветительных светодиодов продолжается в направленииповышения эффективности(больше люмен на ватт),уменьшения размеров(сокращение площади и толщины) иулучшения цветопередачи(более высокий индекс цветопередачи CRI, хотя для данного индикаторного светодиода он не указан). Также наблюдается сильное стремление кповышению надежностииувеличению срока службыв различных условиях окружающей среды. Производственные процессы совершенствуются для достижения более жестких допусков при сортировке, обеспечивая более стабильные характеристики для требовательных применений, таких как подсветка дисплеев. Стремление к миниатюризации, примером которой является этот компонент толщиной 0.35 мм, обусловлено спросом индустрии потребительской электроники на более тонкие и компактные устройства.