LTST-C191KRKT Техническая спецификация SMD светодиода - Размер 1.6x0.8x0.55мм - Напряжение 2.4В - Мощность 75мВт - Красный цвет - Технический документ

1. Обзор продукта

LTST-C191KRKT — это светоизлучающий диод (СИД) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений с ограниченным пространством. Он относится к категории ультратонких чип-светодиодов, что дает значительное преимущество в приложениях, где высота компонента является критическим фактором проектирования.

Ключевые преимущества:Основное преимущество этого компонента — исключительно малая высота в 0.55 мм, что делает его подходящим для сверхтонкой потребительской электроники, носимых устройств и индикаторных применений за тонкими панелями. Он использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный своей способностью производить высокоэффективный красный свет с хорошей яркостью и чистотой цвета. Устройство полностью соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что квалифицирует его как экологичный продукт для мировых рынков.

Целевой рынок:Данный светодиод предназначен для применений, требующих надежных и ярких индикаторов с минимальными габаритами. Типичные варианты использования включают индикаторы состояния в смартфонах, планшетах, ноутбуках, комбинациях приборов автомобильных панелей, промышленных панелях управления и бытовой технике. Его совместимость с автоматическим оборудованием для установки и процессами пайки оплавлением делает его идеальным для высокообъемных автоматизированных производственных линий.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена подробная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации.

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеивать 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 приложить. Для надежной долгосрочной работы стандартной практикой является работа светодиода ниже этого максимума, часто при типичном испытательном условии 20 мА.
• Пиковый прямой ток:80 мА (при скважности 1/10, длительности импульса 0.1 мс). Эта характеристика позволяет использовать короткие импульсы высокого тока, что может быть полезно для схем мультиплексирования или достижения кратковременной высокой яркости, но средний ток все равно должен соответствовать постоянному номиналу.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного смещения, превышающего это значение, может вызвать немедленный пробой и разрушение PN-перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C. Этот широкий диапазон обеспечивает функциональность компонента и сохранность при хранении в суровых условиях окружающей среды — от промышленных морозильников до горячих салонов автомобилей.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры, измеренные при Ta=25°C и IF=20 мА (если не указано иное), определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях.

• Сила света (Iv):54.0 мкд (типичное значение), с диапазоном от 18.0 мкд (мин.) до 180.0 мкд (макс.). Этот широкий диапазон управляется через систему сортировки (см. раздел 3). Сила света измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим фотопической реакции человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов (типичное значение). Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на оси (0°). Угол 130° указывает на очень широкую диаграмму направленности, подходящую для индикаторов, которые должны быть видны с неосевых позиций.
• Пиковая длина волны (λP):639 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Она определяет воспринимаемый оттенок красного света.
• Доминирующая длина волны (λd):631 нм (типичное значение при IF=20 мА). Это колориметрическая величина, полученная из диаграммы цветности МКО. Она представляет собой длину волны монохроматического света, который соответствовал бы цвету светодиода. Часто это более релевантный параметр для спецификации цвета, чем пиковая длина волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (типичное значение). Это спектральная ширина полосы, измеренная на половине максимальной интенсивности (полная ширина на половине максимума — FWHM). Значение 20 нм указывает на относительно узкое спектральное излучение, характерное для технологии AlInGaP, что приводит к насыщенному красному цвету.
• Прямое напряжение (VF):2.4 В (типичное значение), с максимумом 2.4 В и минимумом 2.0 В при 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы. Это имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока. В спецификации отмечается снижение прямого тока выше 50°C на 0.4 мА/°C, что означает, что максимально допустимый постоянный ток уменьшается с повышением температуры для предотвращения перегрева.
• Обратный ток (IR):10 мкА (макс.) при VR=5 В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда устройство находится под обратным смещением в пределах своего максимального номинала.
• Емкость (C):40 пФ (типичное значение) при VF=0 В, f=1 МГц. Эта паразитная емкость может быть актуальна в приложениях с высокоскоростным переключением или мультиплексированием.

3. Объяснение системы сортировки

Для управления естественными вариациями в процессе производства полупроводников светодиоды сортируются по группам производительности. LTST-C191KRKT использует систему сортировки в первую очередь для силы света.

Сортировка по силе света:Светодиоды классифицируются на пять групп (M, N, P, Q, R) на основе измеренной силы света при 20 мА. Каждая группа имеет определенное минимальное и максимальное значение (например, группа M: 18.0-28.0 мкд, группа R: 112.0-180.0 мкд). В спецификации указан допуск +/-15% для каждой группы интенсивности. Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды с постоянной яркостью для своего применения. Например, продукт, требующий равномерного освещения панели, будет использовать светодиоды из одной, узкой группы (например, P или Q), в то время как в экономически чувствительных приложениях с менее критичным соответствием яркости может использоваться более широкий микс.

В предоставленном содержании спецификация не указывает отдельную сортировку для доминирующей длины волны или прямого напряжения, что предполагает, что эти параметры контролируются так, чтобы попадать в опубликованные диапазоны мин./тип./макс. без дополнительных кодов сортировки для этого конкретного номера детали.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не представлены в тексте, спецификация ссылается на типичные характеристические кривые. Основываясь на стандартном поведении светодиодов и заданных параметрах, мы можем проанализировать ожидаемые тенденции:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Прямое напряжение (VF) имеет типичное значение 2.4 В при 20 мА. Кривая покажет экспоненциальную зависимость, с очень малым током ниже "напряжения включения" (~1.8-2.0 В для AlInGaP), после чего ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Это подчеркивает, почему светодиоды должны управляться источником тока или источником напряжения с последовательным токоограничивающим резистором.
• Зависимость силы света от прямого тока (Iv-IF):Сила света примерно пропорциональна прямому току в нормальном рабочем диапазоне. Работа светодиода при токе ниже 20 мА пропорционально снизит яркость, в то время как работа при более высоком токе (до абсолютного максимума) увеличит яркость, но также создаст больше тепла и потенциально сократит срок службы.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды (Iv-Ta):Световой выход светодиодов AlInGaP обычно уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. Это связано со снижением внутренней квантовой эффективности при более высоких температурах. Спецификация снижения номинала (0.4 мА/°C выше 50°C) является прямой мерой для противодействия этому тепловому эффекту на производительность и надежность.
• Спектральное распределение:Спектр покажет один пик с центром около 639 нм (λP) с узкой шириной 20 нм (Δλ), подтверждая излучение чистого красного цвета.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод упакован в стандартный корпус для поверхностного монтажа, соответствующий стандарту EIA (Альянс электронной промышленности). Ключевой механической особенностью является его высота 0.55 мм (H), что квалифицирует его как "сверхтонкий". Другие основные размеры (длина и ширина) типичны для чип-светодиода этого класса, вероятно, около 1.6 мм x 0.8 мм, хотя точный чертеж приведен в спецификации. Все размерные допуски составляют ±0.10 мм, если не указано иное.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Спецификация включает рекомендации по размерам контактных площадок для пайки. Правильная разводка площадок критически важна для надежной пайки и предотвращения эффекта "надгробия". Катод (отрицательная сторона) обычно маркируется, часто зеленым оттенком на корпусе или выемкой/фаской. Рекомендуемая конструкция контактной площадки будет включать тепловые развязки для обеспечения равномерного нагрева во время оплавления и стабильного механического соединения.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Соблюдение этих рекомендаций необходимо для поддержания надежности устройства и предотвращения повреждений в процессе сборки.

• Пайка оплавлением:Светодиод совместим с процессами инфракрасной пайки оплавлением. Указанное условие — пиковая температура 260°C в течение не более 5 секунд. Рекомендуется этап предварительного нагрева 150-200°C до 120 секунд для минимизации термического удара. Устройство не должно подвергаться более чем двум циклам оплавления.
• Ручная пайка:При необходимости можно использовать паяльник с максимальной температурой жала 300°C и временем пайки не более 3 секунд на вывод. Это должна быть разовая операция.
• Очистка:Следует использовать только указанные чистящие средства. Спецификация рекомендует погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре менее чем на одну минуту, если требуется очистка. Неуказанные химикаты могут повредить пластиковую линзу или эпоксидный корпус.
• Хранение:Светодиоды должны храниться в среде, не превышающей 30°C и 60% относительной влажности. После извлечения из оригинальной влагозащитной упаковки их необходимо подвергнуть ИК-оплавлению в течение 672 часов (28 дней, уровень чувствительности к влаге MSL 2a). Для более длительного хранения вне оригинального пакета они должны храниться в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе. Если хранение превышает 672 часа, перед пайкой требуется прогрев при 60°C не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время оплавления.

7. Информация об упаковке и заказе

LTST-C191KRKT поставляется в стандартной для отрасли упаковке для автоматизированной сборки.

• Лента и катушка:Устройства упакованы в тисненую несущую ленту шириной 8 мм на катушках диаметром 13 дюймов (330 мм).
• Количество в упаковке:Стандартные катушки содержат 5000 штук. Для количеств меньше полной катушки доступна минимальная упаковка в 500 штук для остатков.
• Стандарты упаковки:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Лента использует верхнюю крышку для герметизации пустых карманов для компонентов. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов ("пропущенных ламп") в ленте — два.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиод — это устройство, управляемое током. Его яркость контролируется прямым током, а не напряжением. Чтобы обеспечить равномерную яркость при управлении несколькими светодиодами, особенно при параллельном включении,настоятельно рекомендуетсяиспользовать отдельный токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом (Схема A).

Схема A (Рекомендуемая):[Vcc] -- [Резистор] -- [Светодиод] -- [Земля]. Эта конфигурация компенсирует естественные вариации прямого напряжения (VF) между отдельными светодиодами. Даже при одинаковом приложенном напряжении светодиоды с немного более низким VF будут потреблять больше тока и казаться ярче, если подключены параллельно без индивидуальных резисторов.

Схема B (Не рекомендуется для параллельного включения):Прямое параллельное подключение нескольких светодиодов к одному токоограничивающему резистору не рекомендуется. Различия в ВАХ вызовут "перетягивание" тока, когда один светодиод потребляет большую часть тока, что приведет к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке одного устройства.

8.2 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду. Повреждение от ЭСР может не вызвать немедленного отказа, но может ухудшить производительность, приводя к высокому обратному току утечки, низкому прямому напряжению или отсутствию свечения при низких токах.

Меры предосторожности:

• Используйте токопроводящие браслеты или антистатические перчатки при обращении со светодиодами.
• Убедитесь, что все рабочие места, оборудование и стеллажи для хранения правильно заземлены.
• Используйте ионизатор для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе во время обработки.

Тестирование на повреждение ЭСР:Подозрительные светодиоды можно проверить, проверив свечение и измерив прямое напряжение (Vf) при очень низком токе (например, 0.1 мА). Для этого продукта AlInGaP "исправный" светодиод должен иметь Vf > 1.4 В при 0.1 мА. Значительно более низкое Vf или отсутствие свечения указывает на возможное повреждение ЭСР.

8.3 Область применения и надежность

В спецификации указано, что этот светодиод предназначен для обычного электронного оборудования (офисная техника, средства связи, бытовая техника). Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицинские устройства, системы безопасности), перед внедрением требуется консультация с производителем. В документе упоминаются стандартные испытания на надежность (испытания на долговечность), проведенные в соответствии с отраслевыми стандартами, чтобы гарантировать надежность продукта в типичных рабочих условиях.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTST-C191KRKT заключается в сочетании его атрибутов:

• По сравнению со светодиодами стандартной толщины:Его высота 0.55 мм является ключевым преимуществом, позволяющим реализовывать конструкции, невозможные с традиционными светодиодами высотой 1.0 мм и более.
• По сравнению с другими технологиями красных светодиодов:Использование AlInGaP по сравнению со старыми технологиями GaAsP или GaP обеспечивает более высокую световую отдачу (больше светового потока на мА), лучшую насыщенность цвета (более узкий спектр) и превосходные характеристики при повышенных температурах.
• По сравнению со светодиодами не в катушечной упаковке:Упаковка на катушке шириной 8 мм обеспечивает совместимость с высокоскоростными установочными автоматами, что является критическим фактором для эффективности массового производства по сравнению с насыпной упаковкой или упаковкой в палочки.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника питания логики 3.3В или 5В?

О: Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Например, при питании 3.3В и целевом токе 20 мА (VF тип=2.4В) значение резистора будет R = (3.3В - 2.4В) / 0.020А = 45 Ом. Подойдет стандартный резистор на 47 Ом.

В: Почему такой широкий диапазон силы света (18-180 мкд)?

О: Это отражает естественные вариации процесса. Система сортировки (от M до R) позволяет вам приобретать светодиоды, гарантированно находящиеся в определенном, более узком диапазоне яркости, для соответствия требованиям вашего приложения к однородности.

В: Температура оплавления 260°C — это требование или максимум?

О: Это максимальная пиковая температура, которую корпус может выдержать в течение 5 секунд. Типичный профиль оплавления будет подниматься до пика чуть ниже этого значения (например, 245-250°C), чтобы обеспечить запас прочности.

В: Как обеспечить равномерную яркость в массиве из нескольких светодиодов?

О: Используйте Схему A: отдельный токоограничивающий резистор для каждого светодиода. Также указывайте поставщику светодиоды из одной группы интенсивности.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Светодиод уведомлений в смартфоне:Сверхтонкий профиль 0.55 мм позволяет разместить этот светодиод за все более тонкими стеклами и OLED-дисплеями современных смартфонов. Его широкий угол обзора 130° гарантирует, что свечение уведомления будет видно, даже когда телефон лежит на столе. Разработчик выберет конкретную группу интенсивности (например, P или Q) для достижения желаемого уровня яркости и соединит ее с подходящим токоограничивающим резистором, управляемым PMIC (микросхемой управления питанием) телефона.

Пример 2: Подсветка панели управления климатом в автомобиле:Несколько светодиодов LTST-C191KRKT могут использоваться для подсветки кнопок или значков. Их совместимость с ИК-оплавлением позволяет припаивать их на ту же печатную плату, что и другие компоненты. Широкий диапазон рабочих температур (от -55°C до +85°C) обеспечивает надежную работу в салоне автомобиля при любых климатических условиях. Разработчик должен учитывать снижение номинального прямого тока при высоких температурах окружающей среды вблизи вентиляционных отверстий обогревателя.

12. Введение в технические принципы

LTST-C191KRKT основан на полупроводниковой технологии AlInGaP. Когда прямое напряжение прикладывается к PN-переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав слоев алюминия, индия, галлия и фосфида в полупроводниковом кристалле определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красный около 639 нм. Материал линзы "Water Clear" — это обычно бесцветная эпоксидная смола или силикон, который не изменяет собственный цвет чипа, позволяя чистому красному свету эффективно проходить. Тонкий корпус достигается за счет передовых технологий формования и крепления кристалла, которые минимизируют расстояние между светоизлучающим чипом и верхней частью линзы.

13. Тенденции и развитие отрасли

Тенденция в индикаторных и подсветочных светодиодах продолжается в направлении повышения эффективности, уменьшения занимаемой площади и снижения профиля. Высота 0.55 мм этого устройства представляет собой шаг в тренде миниатюризации, движимом потребительской электроникой. Также наблюдается постоянное стремление к повышению световой отдачи (больше люмен на ватт) даже для малых сигнальных светодиодов, что снижает энергопотребление в устройствах с батарейным питанием. Кроме того, трендом является интеграция: некоторые приложения переходят к драйверам светодиодов со встроенной регулировкой тока и диагностикой. Однако дискретные компоненты, такие как LTST-C191KRKT, остаются необходимыми для гибкости проектирования, экономической эффективности в массовых приложениях и их проверенной надежности в стандартизированных корпусах, совместимых с глобальной инфраструктурой сборки.