Техническая документация на SMD светодиод LTST-C194KRKT - Размеры 1.6x0.8x0.3мм - Напряжение 2.4В - Мощность 75мВт - Красный цвет

1. Обзор продукта

LTST-C194KRKT — это поверхностно-монтируемый (SMD) светоизлучающий диод (LED), относящийся к категории чип-светодиодов. Его ключевая особенность — исключительно низкий профиль, высота составляет всего 0,30 миллиметра. Это делает его подходящим для применений, где критически важны ограничения по пространству, особенно по оси Z. Устройство использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для излучения красного света, заключенный в корпус с прозрачной линзой. Оно предназначено для совместимости с современными высокопроизводительными процессами электронной сборки.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого светодиода проистекают из его форм-фактора и совместимости с процессами. Сверхтонкий дизайн позволяет интегрировать его в тонкие потребительские электронные устройства, такие как мобильные гаджеты, ультратонкие дисплеи и носимые технологии. Его упаковка на 8-миллиметровой ленте, намотанной на 7-дюймовые катушки, соответствует стандартам автоматизированного оборудования для установки компонентов, что облегчает эффективную сборку. Кроме того, совместимость с процессом пайки инфракрасным (ИК) оплавлением позволяет монтировать его вместе с другими SMD-компонентами за один цикл оплавления, что является отраслевым стандартом для сборки печатных плат. Устройство также соответствует директиве RoHS как экологичный продукт. Целевой рынок включает производителей потребительской электроники, индикаторов, подсветки клавиатур или значков, а также любые применения, требующие надежного низкопрофильного красного индикатора.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных для светодиода LTST-C194KRKT.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры 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 любых условиях. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации полупроводникового перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Максимальный постоянный прямой ток, который можно приложить. Типичное рабочее условие для тестирования оптических параметров — 20 мА, что обеспечивает запас в 10 мА.
• Пиковый прямой ток:80 мА. Это допустимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс). Импульсный режим позволяет достичь более высокой мгновенной яркости без превышения предела средней рассеиваемой мощности.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Светодиоды не предназначены для выдерживания высоких обратных напряжений. Превышение 5 В в обратном смещении может вызвать пробой PN-перехода.
• Рабочая и температура хранения:-30°C до +85°C / -40°C до +85°C. Эти диапазоны определяют условия окружающей среды для надежной работы и хранения в нерабочем состоянии соответственно.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при Ta=25°C и IF=20мА. Эти параметры определяют производительность устройства в стандартных условиях тестирования.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 11,2 мкд до максимум 180,0 мкд. Широкий диапазон управляется через систему бининга (подробно в разделе 3). Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза человека (CIE).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Это очень широкий угол обзора, типичный для чип-светодиода с прозрачной линзой. Угол определяется как точка, в которой сила света падает до половины своего осевого (0°) значения.
• Пиковая длина волны (λP):639 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Это физическое измерение излучаемого света.
• Доминирующая длина волны (λd):631 нм. Это расчетное значение, полученное из диаграммы цветности CIE, и оно представляет воспринимаемый цвет света. Разница между пиковой и доминирующей длиной волны обусловлена формой спектра излучения.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Значение 20 нм типично для красного светодиода AlInGaP, что дает насыщенный красный цвет.
• Прямое напряжение (VF):2,4 В (типичное). Это падение напряжения на светодиоде при токе 20 мА. Это критический параметр для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):10 мкА (макс.). Небольшой ток утечки при приложении обратного напряжения 5 В.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. LTST-C194KRKT использует систему бининга для силы света.

3.1 Биннинг силы света

Коды бинов (L, M, N, P, Q, R) классифицируют светодиоды на основе измеренной силы света при 20 мА. Каждый бин имеет минимальное и максимальное значение, и в пределах каждого бина применяется допуск +/-15%. Например, Бин 'L' охватывает от 11,2 до 18,0 мкд, а Бин 'R' — от 112,0 до 180,0 мкд. Это позволяет разработчикам выбрать бин, соответствующий их конкретным требованиям к яркости, обеспечивая визуальную однородность в сборке. В спецификации для данного артикула не указан бининг для доминирующей длины волны или прямого напряжения, что говорит о жестком контроле этих параметров в процессе производства.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в предоставленном отрывке PDF упоминаются типичные кривые, конкретные графики (например, ВАХ, зависимость интенсивности от температуры, спектральное распределение) в тексте не приведены. Основываясь на стандартном поведении светодиодов и заданных параметрах, мы можем предположить общую форму этих кривых.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (ВАХ)

Вольт-амперная характеристика светодиода экспоненциальна. Для LTST-C194KRKT с типичным VF 2,4В при 20мА кривая будет показывать очень низкий ток примерно до 1,8В (напряжение включения). Затем ток будет резко возрастать при небольшом увеличении напряжения. Именно из-за этой нелинейной зависимости светодиоды должны управляться источником тока или через токоограничивающий резистор, а не источником постоянного напряжения.

4.2 Температурные характеристики

Работа светодиода зависит от температуры. Как правило, прямое напряжение (VF) имеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь примерно на 2 мВ/°C. Сила света (Iv) также уменьшается с ростом температуры перехода. Указанная рабочая температура до 85°C окружающей среды означает, что разработчик должен учитывать тепловое управление, особенно при работе на максимальном постоянном токе или близком к нему, для поддержания производительности и долговечности.

4.3 Спектральное распределение

Спектр излучения красного светодиода AlInGaP представляет собой колоколообразную кривую с центром вокруг пиковой длины волны 639 нм и полушириной 20 нм. Это дает чистый, насыщенный красный цвет. Доминирующая длина волны (631 нм) будет немного короче пиковой из-за формы кривой чувствительности глаза CIE, которая по-разному взвешивает различные длины волн.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габариты корпуса и полярность

Светодиод соответствует стандартному корпусу EIA. Ключевой размер — высота 0,30 мм. Габаритные размеры (длина и ширина) типичны для чип-светодиода. Полярность указана на самом устройстве (обычно метка катода, например, зеленая линия, выемка или контактная площадка другого размера на нижней стороне). Разводка печатной платы должна соответствовать этой полярности, чтобы обеспечить правильную ориентацию во время автоматической сборки и работы.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок

В спецификации приведен рекомендуемый рисунок контактных площадок для проектирования печатной платы. Соблюдение этого рисунка крайне важно для получения надежных паяных соединений во время оплавления. Это обеспечивает правильное смачивание, выравнивание и механическую прочность. В примечании рекомендуется максимальная толщина трафарета 0,10 мм для нанесения паяльной пасты, что контролирует объем наносимой пасты и предотвращает образование перемычек.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Устройство полностью совместимо с бессвинцовыми (Pb-free) процессами ИК-оплавления. Предоставлен рекомендуемый профиль, который обычно соответствует стандартной кривой оплавления JEDEC. Ключевые параметры включают: зону предварительного нагрева (150-200°C), контролируемый подъем до пиковой температуры, не превышающей 260°C, и время выше температуры ликвидуса (TAL) для обеспечения правильного формирования паяного соединения. Критическое требование — корпус светодиода не должен подвергаться воздействию температуры 260°C более 10 секунд. Этот профиль должен быть охарактеризован для конкретной печатной платы, печи и других компонентов, используемых в сборке.

6.2 Условия хранения и обращения

Светодиоды являются влагочувствительными устройствами (MSD). В запечатанном оригинальном влагозащитном пакете с осушителем срок хранения составляет один год при температуре ≤30°C и влажности ≤90% RH. После вскрытия пакета время экспозиции в условиях цеха (≤30°C, ≤60% RH) ограничено 672 часами (28 дней), после чего их необходимо припаять. Если это время превышено, требуется прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения \"эффекта попкорна\" (растрескивания корпуса) во время оплавления.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить пластиковую линзу или корпус.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте с покровной лентой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 5000 штук. Размеры ленты и расстояние между гнездами соответствуют стандартам ANSI/EIA 481-1-A-1994, что обеспечивает совместимость со стандартными автоматическими питателями. Спецификация допускает не более двух последовательных пустых гнезд на катушке.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиод — это устройство с токовым управлением. Наиболее надежный метод управления несколькими светодиодами — использование отдельного токоограничивающего резистора, включенного последовательно с каждым светодиодом (Схема A в спецификации). Это компенсирует естественный разброс прямого напряжения (VF) от светодиода к светодиоду. Не рекомендуется подключать несколько светодиодов непосредственно параллельно с одним общим резистором (Схема B), так как светодиод с наименьшим VF будет потреблять больше тока, что приведет к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке.

8.2 Защита от электростатического разряда (ESD)

Хотя в отрывке не подробно описано, светодиоды AlInGaP, как правило, чувствительны к электростатическому разряду. Во время сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ESD: использовать заземленные рабочие места, браслеты и проводящие контейнеры.

8.3 Область применения и ограничения

Светодиод предназначен для электронного оборудования общего назначения. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать безопасности (например, авиация, медицинские устройства, средства управления транспортом), потребуется более строгая квалификация компонентов и консультации для конкретного применения. Характеристики устройства проверены для стандартных коммерческих сред.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTST-C194KRKT — его сверхнизкий профиль 0,3 мм. По сравнению со стандартными SMD светодиодами (например, корпуса 0603 или 0402, высота которых часто составляет 0,6-0,8 мм), это устройство позволяет создавать более тонкие конструкции продуктов. Использование технологии AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность для красного света по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP. Прозрачная линза в сочетании с широким углом обзора 130 градусов обеспечивает широкую, равномерную диаграмму направленности, подходящую для индикаторов и подсветки, где важна видимость с нескольких углов.

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. Для источника питания 3,3В и целевого тока 20мА значение резистора будет R = (3,3В - 2,4В) / 0,02А = 45 Ом. Подойдет стандартный резистор 47 Ом.

В: Почему такой большой диапазон силы света (от 11,2 до 180 мкд)?

О: Это общий разброс производства. Через систему бининга (от L до R) вы можете приобретать светодиоды из определенного, более узкого диапазона интенсивности, чтобы обеспечить однородность в вашем приложении.

В: Является ли номинальный постоянный ток 30мА рекомендуемой рабочей точкой?

О: Нет. Типичное тестовое условие — 20мА. Параметр 30мА — это абсолютный максимум. Для надежной долгосрочной работы рекомендуется использовать с запасом и работать ниже этого максимума, например, на 20мА.

В: Как интерпретировать цвет линзы \"Water Clear\"?

О: Прозрачная линза позволяет видеть истинный цвет светодиодного кристалла, когда он выключен, и обеспечивает максимально широкий угол обзора для излучаемого света, когда он включен. Она отличается от рассеивающей или окрашенной линзы.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование индикатора состояния для тонкого чехла Bluetooth-наушников.Внутренняя высота чехла крайне ограничена. Стандартный светодиод был бы слишком высоким. LTST-C194KRKT с его высотой 0,3 мм можно установить на внутренней печатной плате. Светодиод бина M или N (18-45 мкд) обеспечит достаточную яркость для индикатора заряда/полного заряда, видимого через небольшое окошко. Разработчик реализует схему управления с последовательным резистором, подключенным к выводу GPIO микроконтроллера. Рисунок контактных площадок на печатной плате будет соответствовать рекомендациям спецификации, а сборочное предприятие будет использовать предоставленные рекомендации по профилю ИК-оплавления. Светодиоды будут заказаны на 7-дюймовых катушках для автоматической сборки, и на заводе будут соблюдаться 672 часа срока годности после вскрытия пакета для обеспечения качества пайки.

12. Введение в технологический принцип

LTST-C194KRKT основан на полупроводниковой технологии AlInGaP. Когда прямое напряжение приложено 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 определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красный цвет около 631-639 нм. Прозрачная эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла, формирования диаграммы направленности светового потока (угол обзора 130 градусов) и обеспечения механической стабильности для проволочных выводов, соединяющих кристалл с выводами корпуса.

13. Отраслевые тренды и разработки

Тренд в области индикаторных и маломощных светодиодов продолжает двигаться в сторону миниатюризации и повышения эффективности. Высота 0,3 мм этого устройства представляет собой постоянные усилия по уменьшению профиля компонентов для все более тонких конечных продуктов. Кроме того, существует постоянное стремление к повышению световой отдачи (больше светового потока на единицу электрической мощности) для всех цветов, обусловленное требованиями энергоэффективности. Стандартизация упаковки (как стандарт EIA и спецификации ленты и катушки, используемые здесь) и совместимость процессов (ИК-оплавление) также являются ключевыми трендами, позволяющими рассматривать светодиоды как стандартные SMD-компоненты на высокоскоростных сборочных линиях. Переход на бессвинцовые и соответствующие RoHS материалы, как видно в этом продукте, теперь является универсальным требованием отрасли.