Техническая спецификация LTST-C171KGKT - SMD светодиод высотой 0.8 мм - прямое напряжение 2.4 В - зелёный цвет - мощность 75 мВт

1. Обзор продукта

LTST-C171KGKT — это светодиод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений с ограниченным пространством. Он относится к семейству ультратонких чип-светодиодов, отличаясь исключительно малой высотой профиля — всего 0.80 мм. Это делает его идеальным выбором для подсветки индикаторов, сигнальных ламп и декоративной подсветки в тонкой потребительской электронике, автомобильных приборных панелях и портативных устройствах, где высота компонента является критическим фактором проектирования.

Светодиод использует полупроводниковый чип из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) — технологию, известную своей высокой эффективностью в спектре от янтарного до зелёного цвета. Данная конкретная модель излучает зелёный свет. Его конструкция и материалы соответствуют директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологичный продукт, подходящий для мировых рынков со строгими экологическими нормами.

Компонент поставляется на 8-мм ленте и намотан на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для монтажа. Он также рассчитан на стандартные процессы пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи или паровой фазе, что способствует эффективному и надёжному массовому производству.

2. Подробный разбор технических характеристик

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется длительная работа на этих пределах или вблизи них.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальная общая мощность, которую корпус светодиода может рассеивать в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Максимальный постоянный прямой ток, который можно приложить.
• Пиковый прямой ток:80 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Снижение номинала:Максимальный постоянный прямой ток должен линейно снижаться на 0.4 мА за каждый градус Цельсия выше температуры окружающей среды 50°C. Это критически важно для управления температурным режимом в условиях высокой температуры.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать немедленный пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу и хранение в этом широком промышленном температурном диапазоне.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что соответствует стандартному профилю бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и IF=20 мА, что является стандартным условием тестирования.

• Сила света (Iv):18.0 (Мин.) / 35.0 (Тип.) мкд. Это воспринимаемая яркость светового потока, измеренная датчиком с фильтром, соответствующим фотопической чувствительности человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ1/2):130° (Тип.). Такой широкий угол обзора означает, что светодиод излучает свет в широком конусе, что делает его подходящим для применений, требующих освещения большой площади.
• Пиковая длина волны излучения (λP):574 нм (Тип.). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):571 нм (Тип.). Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет (зелёный) светодиода, полученная из расчётов цветности МКО.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (Тип.). Этот параметр измеряет спектральную чистоту; более узкая ширина указывает на более насыщенный, чистый цвет.
• Прямое напряжение (VF):2.0 (Мин.) / 2.4 (Тип.) В. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока 20 мА.
• Обратный ток (IR):10 мкА (Макс.) при VR=5В. Желателен низкий обратный ток утечки.
• Ёмкость (C):40 пФ (Тип.) при 0В, 1 МГц. Эта паразитная ёмкость может быть важна в высокочастотных импульсных приложениях.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по ключевым параметрам в группы (бины). LTST-C171KGKT использует трёхмерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Бины определяются числовым кодом (от 4 до 8), представляющим диапазон VF при 20 мА. Например, код бина '5' охватывает светодиоды с VF от 2.00В до 2.10В. К каждому бину применяется допуск ±0.1В. Совпадение бинов по VF в схеме помогает достичь равномерного распределения тока при параллельном соединении светодиодов.

3.2 Сортировка по силе света

Бины определяются буквенным кодом (M, N, P), представляющим диапазон Iv при 20 мА. Например, бин 'M' охватывает от 18.0 до 28.0 мкд, а бин 'N' — от 28.0 до 45.0 мкд. К каждому бину применяется допуск ±15%. Это позволяет разработчикам выбрать подходящий для их приложения класс яркости.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Бины определяются буквенным кодом (C, D, E), представляющим диапазон λd при 20 мА. Например, бин 'D' охватывает от 570.5 нм до 573.5 нм. Для каждого бина поддерживается жёсткий допуск ±1 нм, что обеспечивает очень стабильный цветовой оттенок в партии светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приводятся ссылки на конкретные графические кривые (Рис.1, Рис.6), их значение стандартно. КриваяОтносительная сила света в зависимости от прямого токапоказывает почти линейную зависимость при низких токах, стремясь к насыщению при высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. ДиаграммаУглового распределения силы света(Рис.6) иллюстрирует угол обзора 130°, показывая, как интенсивность света уменьшается от центральной оси. ГрафикСпектрального распределения(Рис.1) отображает кривую, похожую на гауссову, с центром около 574 нм и полушириной 15 нм, подтверждая излучение зелёного цвета.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет стандартный для отрасли корпус по спецификации EIA. Ключевые размеры включают общую высоту 0.80 мм. Детальные механические чертежи определяют длину, ширину, расстояние между выводами и геометрию линзы, все с стандартным допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Эти точные размеры критически важны для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Компонент имеет анод и катод. В спецификации приведён рекомендуемый рисунок контактных площадок. Этот рисунок оптимизирован для формирования надёжного паяного соединения во время оплавления, обеспечивая правильное смачивание и механическую прочность, предотвращая образование перемычек. Соблюдение этого рекомендуемого посадочного места крайне важно для выхода годных изделий при производстве.

5.3 Упаковка в ленту и на катушку

Светодиоды поставляются в профилированной несущей ленте (шаг 8 мм), намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Упаковка соответствует стандарту ANSI/EIA 481-1-A-1994. Ключевые примечания включают: пустые ячейки запечатаны покровной лентой, минимальный заказ остатков — 500 штук, допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов на катушке.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной пайки оплавлением для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева 150-200°C, время предварительного нагрева до 120 секунд, пиковую температуру не выше 260°C и время выше температуры ликвидуса (обычно ~217°C) максимум 10 секунд. Светодиод может выдержать этот профиль максимум два раза.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, следует использовать паяльник с температурой не выше 300°C, время пайки ограничено 3 секундами на соединение. Это следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического повреждения пластикового корпуса.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Рекомендуемые растворители — этиловый или изопропиловый спирт при нормальной комнатной температуре. Светодиод следует погружать менее чем на одну минуту. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.4 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды следует хранить в среде с температурой не выше 30°C и относительной влажностью не более 70%. После извлечения из оригинального влагозащитного пакета компоненты должны быть подвергнуты ИК-пайке оплавлением в течение 672 часов (28 дней, MSL 2a). Для более длительного хранения вне оригинального пакета их необходимо хранить в герметичном контейнере с осушителем или в атмосфере азота. Компоненты, хранившиеся более 672 часов, требуют предварительной сушки при температуре около 60°C в течение не менее 24 часов перед пайкой для удаления поглощённой влаги и предотвращения \"эффекта попкорна\" во время оплавления.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости при управлении несколькими светодиодами, особенно при параллельном включении,настоятельно рекомендуетсяиспользовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включённый последовательно с каждым светодиодом. В спецификации это проиллюстрировано как \"Схема A\". Попытка управлять несколькими светодиодами параллельно от одного резистора (\"Схема B\") не рекомендуется, поскольку небольшие различия в характеристике прямого напряжения (VF) каждого светодиода приведут к значительному дисбалансу в распределении тока, что вызовет неравномерную яркость и потенциальную перегрузку некоторых устройств.

7.2 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Полупроводниковая структура AlInGaP чувствительна к электростатическому разряду. Повреждение от ЭСР может проявляться как высокий обратный ток утечки, аномально низкое прямое напряжение или отсутствие свечения при низких токах. Для предотвращения повреждения от ЭСР:

• Операторы должны носить токопроводящие браслеты или антистатические перчатки.
• Все рабочие места, оборудование и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены.
• Используйте ионизатор для нейтрализации статических зарядов, которые могут накапливаться на пластиковой линзе во время обработки.

Для проверки на потенциальное повреждение от ЭСР проверьте, загорается ли светодиод, и измерьте его VF при очень низком токе (например, 0.1 мА). Исправный светодиод AlInGaP должен иметь VF более 1.4 В при этом условии.

7.3 Область применения

Данный светодиод предназначен для электронного оборудования общего назначения, включая устройства офисной автоматизации, коммуникационное оборудование и бытовую технику. Для применений, требующих исключительной надёжности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские системы, устройства безопасности), необходимы специальная квалификация и консультация с производителем до начала проектирования.

8. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основными отличительными особенностями LTST-C171KGKT являются егосверхнизкий профиль 0.8 мми использованиетехнологии AlInGaP для зелёного света. По сравнению со старыми технологиями или более толстыми корпусами он позволяет создавать более тонкие конструкции продуктов. AlInGaP обеспечивает высокую эффективность и хорошую температурную стабильность для зелёного/янтарного цветов. Его широкий угол обзора 130° обеспечивает широкое и равномерное освещение по сравнению со светодиодами с узким углом, которые больше подходят для приложений с сфокусированным лучом. Комплексная система сортировки позволяет добиться более точного соответствия цвета и яркости в производственных партиях по сравнению с несортированными или слабо сортированными компонентами.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую от логического выхода 3.3В или 5В?

О: Нет. Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Значение резистора рассчитывается как R = (Vcc - VF) / IF. Например, при питании 5В (Vcc), VF=2.4В и желаемом IF=20 мА, R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ом. Подойдёт стандартный резистор на 130 или 150 Ом.

В: В чём разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λP) — это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λd) — это расчётное значение, соответствующее воспринимаемому человеческим глазом цвету на диаграмме МКО. λd часто более актуальна для цветовых индикаторных применений.

В: Как интерпретировать код бина в номере детали (например, KGKT)?

О: Суффикс номера детали обычно кодирует выбор бинов для интенсивности, длины волны и иногда напряжения. Конкретное соответствие бинов (например, 'K' для интенсивности, 'G' для длины волны) определяется внутренней системой кодирования производителя и должно сверяться со списком кодов бинов в спецификации для определения точного диапазона характеристик.

В: Всегда ли требуется сушка перед пайкой?

О: Сушка требуется только в том случае, если компоненты находились на открытом воздухе вне своего оригинального герметичного влагозащитного пакета дольше указанного \"срока хранения на открытом воздухе\" (672 часа для MSL 2a). Если они используются в течение этого периода из правильно запечатанного пакета, сушка не требуется.

10. Пример кейса по внедрению в проект

Сценарий:Проектирование панели индикации состояния для портативного медицинского устройства. На панели есть место для 10 зелёных светодиодов в ряд, указывающих на различные режимы работы. Корпус устройства имеет общее внутреннее ограничение по высоте 2.5 мм.

Обоснование выбора компонента:LTST-C171KGKT выбран в первую очередь из-за его высоты 0.8 мм, что легко укладывается в механическое ограничение с запасом для печатной платы и рассеивателя. Его широкий угол обзора 130° обеспечивает видимость индикаторов под разными углами, когда устройство держат в руках или ставят на стол. Зелёный цвет (доминирующая длина волны 571 нм) является стандартным для статуса \"готов\" или \"включено\".

Проектирование схемы:Микроконтроллер (MCU) с 10 выводами GPIO управляет светодиодами. Каждый вывод GPIO подключён к аноду одного светодиода через последовательный резистор 150 Ом. Катоды всех светодиодов соединены с землёй. Эта конфигурация \"отдельный резистор на каждый светодиод\" (Схема A) используется, несмотря на большее количество резисторов, потому что она гарантирует одинаковый ток и, следовательно, одинаковую яркость для каждого светодиода, независимо от незначительных вариаций VF. Выводы MCU сконфигурированы как выходы с открытым стоком или двухтактные выходы для обеспечения требуемого тока ~20 мА.

Разводка печатной платы:Рекомендуемые размеры контактных площадок из спецификации используются в посадочном месте на печатной плате. Между площадками соблюдается достаточный зазор для предотвращения образования перемычек. Светодиоды размещены на верхней стороне платы, а световод или рассеивающая плёнка расположены над ними для равномерного смешивания света по всему индикаторному окну на корпусе.

11. Введение в принцип технологии

LTST-C171KGKT основан на полупроводниковой технологии фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Эта система материалов формируется путём легирования фосфида алюминия-галлия-индия, что позволяет инженерам настраивать ширину запрещённой зоны, регулируя соотношение этих элементов. Большая ширина запрещённой зоны соответствует излучению света с более короткой длиной волны (большей энергией). Для зелёного света (~571 нм) используется определённый состав.

Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода (около 2В для зелёного AlInGaP), электроны инжектируются из n-области в p-область, а дырки — в противоположном направлении. Эти носители заряда рекомбинируют в активной области полупроводника. В материале с прямой запрещённой зоной, таком как AlInGaP, эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света) посредством процесса, называемого электролюминесценцией. Длина волны (цвет) излучаемого фотона определяется энергией запрещённой зоны полупроводникового материала в активной области. Эпоксидная линза служит для защиты чипа, формирования выходного светового пучка и повышения эффективности извлечения света.

12. Тенденции и развитие в отрасли

Тенденция в SMD светодиодах для индикации и подсветки продолжает двигаться в сторонуминиатюризации и повышения эффективности. Высота корпусов уменьшается ниже 0.8 мм, чтобы обеспечить создание ещё более тонких конечных продуктов. Также наблюдается стремление к повышению световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), что снижает энергопотребление и тепловыделение. Это достигается за счёт улучшений в конструкции чипа (например, flip-chip структуры), лучших внутренних отражателей и передовых технологий люминофоров для белых светодиодов. В то время как AlInGaP является зрелой и эффективной технологией для красного-янтарного-зелёного спектра, технология нитрида индия-галлия (InGaN) доминирует на рынках синих, зелёных и белых светодиодов и демонстрирует постоянное улучшение эффективности зелёного свечения, потенциально бросая вызов AlInGaP в некоторых зелёных приложениях. Кроме того, наблюдается тенденция к интеграции, с объединением многокристальных светодиодных сборок и драйверов в единые модули для упрощения проектирования и экономии места на плате.