Техническая спецификация LTST-C193KGKT-2A - Чип-светодиод 1.6x0.8x0.35мм - Напряжение 1.6-2.2В - Зеленый цвет

1. Обзор продукта

LTST-C193KGKT-2A — это чип-светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений с ограниченным пространством. Его основная функция — обеспечение надежного и яркого источника зеленого света. Ключевое преимущество компонента — исключительно малая толщина всего 0.35 мм, что делает его подходящим для применений, где критически важен вертикальный размер, например, в ультратонких дисплеях, мобильных устройствах и носимой электронике. В излучающей области используется полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный высокой эффективностью в зеленом и янтарном спектре. Устройство поставляется на стандартной 8-мм перфорированной ленте на 7-дюймовых катушках, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для монтажа. Классифицируется как "зеленый" продукт и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

2. Глубокий анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус светодиода может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этого значения может привести к перегреву и сокращению срока службы.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Максимальный постоянный ток, который можно подать на светодиод.
• Пиковый прямой ток:80 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это позволяет кратковременно достигать более высокой яркости без теплового повреждения.
• Снижение номинала:Максимальный прямой ток должен линейно снижаться на 0.4 мА за каждый градус Цельсия повышения температуры окружающей среды выше 25°C. Это критически важно для управления температурным режимом в условиях высокой температуры.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать мгновенный и катастрофический пробой светодиодного перехода.
• Диапазон рабочих и температур хранения:от -55°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу и хранение в этом широком промышленном температурном диапазоне.
• Допустимая температура пайки:Светодиод выдерживает волновую или инфракрасную пайку оплавлением при 260°C до 5 секунд и пайку в паровой фазе при 215°C до 3 минут. Это определяет его совместимость с распространенными процессами сборки печатных плат.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и стандартном испытательном токе (IF) 2 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 1.80 мкд до максимум 11.2 мкд. Фактическое значение для конкретного экземпляра зависит от присвоенного ему кода сортировки (см. раздел 3). Интенсивность измеряется с фильтром, аппроксимирующим кривую спектральной чувствительности человеческого глаза (фотопическую).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Это очень широкий угол обзора, означающий, что излучаемый свет рассеивается по широкой области, а не формирует узкий луч. Угол определяется как точка, в которой сила света падает до половины своего значения на оси (0 градусов).
• Длина волны пикового излучения (λP):574 нм. Это конкретная длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 564.5 нм до 573.5 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет (в данном случае зеленый). Она выводится из полного спектрального распределения и диаграммы цветности CIE. Конкретные группы сортировки определены в этом диапазоне.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм. Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Меньшее значение указывало бы на более монохроматический (чистый цвет) источник.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.60 В до 2.20 В при IF=2мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда через него протекает ток. Это критический параметр для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при VR=5В. Это небольшой ток утечки, который протекает при обратном смещении светодиода в пределах его максимального номинала.
• Емкость (C):40 пФ, измеренная при смещении 0 В и частоте 1 МГц. Эта паразитная емкость может быть важна в высокочастотных импульсных приложениях.
• Порог электростатического разряда (ESD) (HBM):1000 В (модель человеческого тела). Это указывает на средний уровень чувствительности к ЭСР. Для предотвращения скрытых или немедленных повреждений обязательны процедуры безопасного обращения с ЭСР.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются на группы (бины) по ключевым параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения по яркости и цвету.

3.1 Сортировка по силе света

Экземпляры классифицируются на четыре группы (G, H, J, K) на основе их силы света, измеренной при 2 мА. Каждая группа имеет минимальное и максимальное значение с допуском +/-15% для каждой группы интенсивности.

• Группа G:1.80 - 2.80 мкд
• Группа H:2.80 - 4.50 мкд
• Группа J:4.50 - 7.10 мкд
• Группа K:7.10 - 11.20 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Экземпляры также сортируются на три группы (B, C, D) по доминирующей длине волны, которая определяет точный оттенок зеленого. Допуск для каждой группы составляет +/- 1 нм.

• Группа B:564.5 - 567.5 нм
• Группа C:567.5 - 570.5 нм
• Группа D:570.5 - 573.5 нм

Полный номер детали (например, LTST-C193KGKT-2A) включает эти коды сортировки, что позволяет осуществлять точный выбор. Буква "K" указывает на группу интенсивности, а следующая буква (подразумеваемая в примере спецификации) указывала бы на группу длины волны.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (Рис.1, Рис.6), их типичное поведение можно описать на основе технологии.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Светодиод на основе AlInGaP имеет характерную ВАХ с прямым напряжением (VF) в диапазоне 1.6-2.2 В при малом токе (2 мА). С увеличением прямого тока VF увеличивается логарифмически. Именно из-за этой нелинейной зависимости светодиоды должны управляться источником тока или с последовательным токоограничивающим резистором, а не источником постоянного напряжения.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (сила света) приблизительно пропорционален прямому току в значительном рабочем диапазоне. Однако при очень высоких токах эффективность падает из-за увеличения тепловыделения (эффект "droop"). Номинальный постоянный ток 30 мА определяет безопасную рабочую точку для поддержания эффективности и долговечности.

4.3 Температурные характеристики

Прямое напряжение (VF) светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть уменьшается с ростом температуры перехода. Напротив, сила света и доминирующая длина волны также изменяются с температурой; обычно интенсивность уменьшается, а длина волны может немного увеличиваться (красное смещение) при повышении температуры. Спецификация снижения номинала (0.4 мА/°C) является прямым следствием необходимости управления этими тепловыми эффектами.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет стандартный форм-фактор чип-корпуса EIA. Ключевые размеры включают длину 1.6 мм, ширину 0.8 мм и критическую высоту 0.35 мм. Все размерные допуски обычно составляют ±0.10 мм, если не указано иное. Корпус оснащен прозрачной линзой, которая не изменяет цвет базового кристалла AlInGaP, позволяя нативному зеленому свету проходить через нее.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Спецификация включает рекомендуемую разводку контактных площадок (посадочное место) для проектирования печатной платы. Соблюдение этого шаблона необходимо для получения надежных паяных соединений и правильного позиционирования во время оплавления. Сам светодиод имеет маркировку анода и катода (обычно выемка, скос или точка возле катода). Во время сборки необходимо соблюдать правильную полярность, так как обратное подключение предотвратит работу и может повредить устройство, если будет превышено номинальное обратное напряжение.

5.3 Упаковка в ленту и на катушку

Компоненты поставляются на 8-мм перфорированной несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 5000 штук. Упаковка соответствует стандартам ANSI/EIA 481-1-A-1994, обеспечивая совместимость с автоматическими питателями. Лента имеет защитную крышку для защиты компонентов от загрязнения. Спецификации допускают максимум два последовательно отсутствующих компонента и минимальное количество упаковки 500 штук для остаточных катушек.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профили пайки оплавлением

Спецификация предоставляет рекомендуемые профили инфракрасной (ИК) пайки оплавлением как для обычных (оловянно-свинцовых), так и для бессвинцовых (SnAgCu) процессов пайки. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:Постепенный нагрев до температуры выдержки (например, 120-150°C) для активации флюса и минимизации теплового удара.
• Пиковая температура:Не должна превышать 260°C. Время выше температуры ликвидуса (для бессвинцового припоя ~217°C) и время при пиковой температуре должны контролироваться, чтобы предотвратить повреждение пластикового корпуса светодиода и внутренних проводных соединений. Рекомендуется максимум 5 секунд при 260°C.
• Скорость охлаждения:Контролируемая фаза охлаждения также важна для надежности соединения.

6.2 Волновая пайка и ручная пайка

Для волновой пайки рекомендуется предварительный нагрев до 100°C максимум 60 секунд, при этом волна припоя должна быть максимум 260°C до 10 секунд. Для ручного ремонта паяльником температура жала не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на соединение, только один раз, чтобы предотвратить чрезмерную теплопередачу.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные спиртосодержащие растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические очистители могут повредить эпоксидную линзу или материал корпуса.

6.4 Хранение и обращение

Светодиоды следует хранить в среде, не превышающей 30°C и 70% относительной влажности. После извлечения из оригинального влагозащитного пакета компоненты должны быть пропаяны оплавлением в течение 672 часов (28 дней), чтобы избежать поглощения влаги, которое может вызвать "вспучивание" (popcorning) во время оплавления. Для более длительного хранения вне оригинального пакета они должны храниться в герметичном контейнере с осушителем или в азотной среде. Если хранение превышает 672 часа, перед сборкой требуется прогрев при 60°C не менее 24 часов для удаления влаги.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот ультратонкий, яркий зеленый светодиод идеально подходит для:

• Индикаторы состояния:Индикаторы питания, подключения или режима в потребительской электронике (смартфоны, планшеты, ноутбуки, носимые устройства).
• Подсветка:Боковая подсветка для очень тонких дисплейных панелей или подсветка клавиатур.
• Автомобильное внутреннее освещение:Индикаторы на приборной панели, подсветка переключателей (где пространство ограничено).
• Панели промышленного управления:Индикаторы состояния и неисправностей на блоках управления и человеко-машинных интерфейсах (HMI).

7.2 Соображения при проектировании

• Управление током:Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости при использовании нескольких светодиодов параллельно с каждым светодиодом должен использоваться отдельный токоограничивающий резистор, включенный последовательно (Схема A). Прямое параллельное соединение светодиодов (Схема B) не рекомендуется из-за разброса их прямого напряжения (VF), что приведет к неравномерному распределению тока и, следовательно, неравномерной яркости.
• Тепловой менеджмент:Даже при низкой мощности правильная разводка печатной платы для отвода тепла важна, особенно при работе вблизи предельных параметров или при высокой температуре окружающей среды. Следуйте кривой снижения номинала по току.
• Защита от ЭСР:Реализуйте меры защиты от ЭСР в схеме, если светодиод находится в открытом месте (например, индикатор на передней панели). Всегда соблюдайте процедуры безопасного обращения с ЭСР во время сборки: используйте заземленные браслеты, антистатические коврики и правильно заземленное оборудование.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основными отличительными факторами LTST-C193KGKT-2A являются еговысота 0.35 ммитехнология AlInGaP. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные зеленые светодиоды на основе GaP (фосфид галлия), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому выходу при том же токе управления. Ультратонкий профиль является ключевым преимуществом перед многими стандартными чип-светодиодами (которые часто имеют высоту 0.6 мм или более), позволяя проектировать устройства следующего поколения. Его совместимость с бессвинцовыми высокотемпературными процессами оплавления также делает его подходящим для современных производственных линий, соответствующих требованиям RoHS.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника логического напряжения 3.3В или 5В?

О: Нет. Вы должны использовать последовательный резистор для ограничения тока. Например, при питании 3.3В и типичном VF 1.9В при 2мА требуемое сопротивление резистора R = (3.3В - 1.9В) / 0.002А = 700 Ом. Всегда рассчитывайте на основе максимального VF, чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемое значение.

В2: Почему такой широкий диапазон силы света (от 1.8 до 11.2 мкд)?

О: Это общий разброс производства. Система сортировки (G, H, J, K) позволяет выбрать конкретный, более узкий диапазон яркости для вашего приложения, чтобы обеспечить единообразие всех экземпляров в вашем продукте.

В3: Подходит ли этот светодиод для использования на улице?

О: Рабочий температурный диапазон (-55°C до +85°C) поддерживает многие уличные условия. Однако пластиковый корпус может быть подвержен УФ-деградации и проникновению влаги в течение очень длительного времени. Для суровых уличных применений следует рассматривать светодиоды со специально сертифицированными уличными корпусами.

В4: Что произойдет, если я превышу обратное напряжение 5В?

О: Светодиодный переход, вероятно, испытает лавинный пробой, что приведет к немедленному и необратимому отказу (обрыв или короткое замыкание). Всегда обеспечивайте, чтобы конструкция схемы предотвращала обратное смещение выше этого номинала.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора состояния для питаемого от батареи модуля IoT-датчика. Индикатор должен быть очень маленьким, с низким энергопотреблением и хорошо видимым. Выбран зеленый светодиод для индикации "активно/нормально".

Реализация:

1. Выбор компонента:Выбран LTST-C193KGKT-2A из-за его высоты 0.35 мм и хорошей яркости при малом токе.

2. Проектирование схемы:Модуль использует батарею типа "таблетка" 3.0В. Для экономии энергии выбран ток управления 2 мА. Используя максимальное VF 2.20В для консервативного проектирования: R = (3.0В - 2.20В) / 0.002А = 400 Ом. Используется стандартный резистор 390 Ом.

3. Разводка печатной платы:Используются рекомендуемые размеры контактных площадок из спецификации. Светодиод размещен у края платы для лучшей видимости. Под светодиодом избегают сплошной заливки землей, чтобы предотвратить проблемы с капиллярным подъемом припоя во время оплавления.

4. Результат:Индикатор обеспечивает достаточную яркость при минимальном потреблении энергии (примерно 6 мВт в сумме для светодиода и резистора), а ультратонкий корпус помещается в тонкий корпус устройства.

11. Введение в принцип работы

Излучение света в светодиоде на основе AlInGaP основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область (квантовую яму). Когда электрон рекомбинирует с дыркой, энергия высвобождается в виде фотона. Конкретная длина волны (цвет) этого фотона определяется шириной запрещенной зоны состава сплава AlInGaP, используемого в активной области. Более широкая запрещенная зона дает свет с более короткой длиной волны (более синий); конкретный сплав для этого светодиода разработан для получения зеленого света с пиком около 574 нм. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и помогает формировать световой поток в широкий угол обзора 130 градусов.

12. Тенденции развития

Тенденции в области чип-светодиодов для потребительской и промышленной электроники продолжают двигаться в сторону:

1. Повышения эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в материаловедении технологий AlInGaP и InGaN (для синего/белого) направлены на получение большего светового потока на единицу электрической мощности, снижая энергопотребление и тепловыделение.

2. Миниатюризации:Стремление к более тонким и компактным устройствам требует светодиодов со все уменьшающимися габаритами (размеры X, Y) и, что критически важно, высотой (размер Z). Высота 0.35 мм этого светодиода отражает эту тенденцию.

3. Улучшения цветовой однородности и сортировки:Более жесткие допуски сортировки по длине волны и интенсивности становятся стандартом, позволяя добиться более однородного визуального вида в приложениях с использованием нескольких светодиодов.

4. Повышенной надежности:Улучшение материалов корпуса (эпоксидная смола, силикон) для выдерживания более высокотемпературных профилей оплавления (для бессвинцовой сборки) и более суровых условий окружающей среды.

5. Интеграции:Хотя дискретные светодиоды остаются жизненно важными, существует параллельная тенденция к интегрированным светодиодным модулям со встроенными драйверами, контроллерами и несколькими цветами в одном корпусе для приложений интеллектуального освещения.