Техническая документация LTST-C193TBKT-2A - Синий SMD светодиод - Размеры 1.6x0.8x0.35 мм - Напряжение 2.55-2.95В - Мощность 76 мВт

1. Обзор продукта

В этом документе представлены полные технические характеристики LTST-C193TBKT-2A, поверхностно-монтируемого (SMD) светоизлучающего диода (LED). Этот компонент относится к категории ультраминиатюрных оптоэлектронных устройств, предназначенных для современных электронных сборок с ограниченным пространством. Его основная функция — обеспечение надежного и эффективного источника синего света для индикации состояния, подсветки и декоративного освещения.

Ключевые преимущества этого светодиода определяются его исключительно малой высотой и высокой яркостью. При высоте всего 0,35 миллиметра он классифицируется как сверхтонкий чип-светодиод, что позволяет использовать его в ультратонкой потребительской электронике, носимых устройствах и других приложениях, где вертикальное пространство ограничено. Устройство использует полупроводниковый чип InGaN (нитрид индия-галлия), который является отраслевым стандартом для производства высокоэффективных синих и зеленых светодиодов. Эта технология известна своей стабильностью и производительностью.

Целевой рынок для этого компонента широк и включает производителей офисной автоматики, средств связи, бытовой техники и различной потребительской электроники. Его совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов и стандартными процессами пайки оплавлением (ИК) делает его пригодным для высокообъемных автоматизированных производственных линий, обеспечивая стабильное качество и снижая затраты на сборку.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные значения

Абсолютные максимальные значения определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рабочие условия. Для LTST-C193TBKT-2A ключевые пределы следующие:

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла без ухудшения его характеристик или срока службы. Превышение этого предела, обычно из-за подачи чрезмерного тока, приведет к неконтролируемому росту температуры перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы. Типичный рабочий ток для тестирования оптических параметров значительно ниже — 2 мА.
• Пиковый прямой ток:100 мА, но только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0,1 мс. Этот параметр важен для приложений, требующих кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Температурные диапазоны:Устройство может работать при температуре окружающей среды от -20°C до +80°C и храниться при температуре от -30°C до +100°C.
• Условия ИК пайки:Корпус может выдерживать пиковую температуру оплавления 260°C в течение максимум 10 секунд, что соответствует стандарту для бессвинцовых процессов пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

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

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 4,50 милликандел (мкд) до максимум 18,0 мкд при прямом токе (I_F) 2 мА. Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим фотопической чувствительности человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Этот широкий угол обзора, характерный для прозрачной линзы без рассеивателя, означает, что излучаемый свет распределяется по широкой области, что делает его подходящим для приложений, требующих широкоугольного освещения, а не сфокусированного луча.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):468 нанометров (нм). Это конкретная длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 465,0 нм до 480,0 нм при I_F=2 мА. Это единственная длина волны монохроматического света, воспринимаемая человеческим глазом как определяющая цвет света, полученная из цветовой диаграммы МКО.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означало бы более монохроматический свет.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2,55 В до 2,95 В при I_F=2 мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Это критический параметр для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 микроампер (мкА) при обратном напряжении (V_R) 5 В.Важно:Этот светодиод не предназначен для работы в обратном смещении; этот тест предназначен только для характеристики утечки.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. LTST-C193TBKT-2A использует трехмерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Единицы измерения — Вольты (В) при тестовом токе 2 мА. Сортировка гарантирует, что светодиоды в цепи будут иметь схожее падение напряжения, обеспечивая равномерную яркость при параллельном подключении.

• Группа A: 2,55 В (мин.) до 2,65 В (макс.)
• Группа 1: 2,65 В до 2,75 В
• Группа 2: 2,75 В до 2,85 В
• Группа 3: 2,85 В до 2,95 В

Допуск внутри каждой группы составляет ±0,1 В.

3.2 Сортировка по силе света

Единицы измерения — милликанделы (мкд) при I_F=2 мА. Это позволяет выбирать светодиоды для приложений, требующих определенных уровней яркости.

• Группа J: 4,50 мкд до 7,10 мкд
• Группа K: 7,10 мкд до 11,20 мкд
• Группа L: 11,20 мкд до 18,0 мкд

Допуск внутри каждой группы составляет ±15%.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения — нанометры (нм) при I_F=2 мА. Это контролирует точный оттенок синего цвета.

• Группа AC: 465,0 нм до 470,0 нм (более синий, короче длина волны)
• Группа AD: 470,0 нм до 475,0 нм
• Группа AE: 475,0 нм до 480,0 нм (слегка зеленоватый, длиннее длина волны)

Допуск внутри каждой группы составляет ±1 нм.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графики (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 6 для угла обзора), типичное поведение таких светодиодов InGaN можно описать следующим образом:

• Кривая ток-напряжение (I-V):Прямое напряжение (V_F) имеет положительный температурный коэффициент; оно немного уменьшается с ростом температуры перехода при заданном токе. Кривая экспоненциальна вблизи напряжения включения (~2,5 В) и становится более линейной при более высоких токах.
• Кривая сила света-ток (L-I):Световой выход приблизительно пропорционален прямому току в нормальном рабочем диапазоне (например, до 20 мА). Однако эффективность (люмен на ватт) обычно достигает пика при токе ниже максимального номинала, а затем снижается из-за тепловых эффектов и "проседания".
• Температурные характеристики:Сила света синих светодиодов InGaN обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Доминирующая длина волны также слегка смещается (обычно в сторону более длинных волн) с увеличением температуры.
• Спектральное распределение:Спектр представляет собой кривую, подобную гауссовой, с центром вокруг пиковой длины волны 468 нм и определенной полушириной 25 нм.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному форм-фактору EIA. Ключевые размеры (в миллиметрах) включают длину 1,6 мм, ширину 0,8 мм и определяющую сверхтонкую высоту 0,35 мм. Подробные механические чертежи определяют расположение контактных площадок, контур компонента и допуски (обычно ±0,10 мм).

5.2 Определение полярности

Катод обычно маркируется, часто выемкой, зеленой меткой на ленте или скошенным углом на самом устройстве. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки, чтобы предотвратить повреждение от обратного смещения.

5.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставляется рекомендация по конфигурации контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяного соединения и правильного выравнивания во время оплавления. Рекомендуемая толщина трафарета для нанесения паяльной пасты составляет максимум 0,10 мм, чтобы предотвратить образование перемычек припоя между близко расположенными площадками.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставляется рекомендуемый профиль ИК оплавления для бессвинцовых процессов, соответствующий стандартам JEDEC. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для правильной активации флюса и минимизации теплового удара.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Пример профиля на странице 3 показывает критическое время, когда припой находится в расплавленном состоянии, которое необходимо контролировать для правильного формирования соединения.
• Общее время пайки на пике:Максимум 10 секунд. Процесс не следует повторять более двух раз.

Поскольку конструкция платы, паста и характеристики печи различаются, этот профиль является общим ориентиром, который необходимо проверять для конкретных производственных установок.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой не выше 300°C и ограничьте время контакта максимум 3 секундами для одной операции. Чрезмерный нагрев может повредить пластиковый корпус и полупроводниковый кристалл.

6.3 Очистка

Не используйте неуказанные химические очистители. Если требуется очистка после пайки, погрузите светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Агрессивные растворители могут повредить эпоксидную линзу и корпус.

6.4 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Используйте антистатические браслеты, коврики и правильно заземленное оборудование при обращении.
• Чувствительность к влаге:В оригинальной герметичной влагозащищенной упаковке с осушителем срок хранения устройства составляет один год при хранении при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. После вскрытия упаковки светодиоды следует хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Срок хранения на производстве:Компоненты, подвергшиеся воздействию окружающего воздуха, должны пройти ИК оплавление в течение 672 часов (28 дней). При более длительном воздействии храните в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе. Если воздействие превышает 672 часа, перед пайкой рекомендуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время оплавления.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации на ленте и в катушке

Светодиоды поставляются в стандартной тисненой транспортной ленте, запечатанной верхней покровной лентой.

• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов.
• Количество на катушке:5000 штук.
• Минимальное количество упаковки:500 штук для остаточных количеств.
• Отсутствующие компоненты:Допускается максимум два последовательных пустых гнезда в ленте.
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481-1-A-1994.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния:Индикаторы включения, зарядки аккумулятора, сетевой активности и режимов в смартфонах, планшетах, ноутбуках и устройствах IoT.
• Подсветка:Для мембранных переключателей, небольших ЖК-дисплеев или декоративных панелей в потребительской электронике и бытовой технике.
• Декоративное освещение:Акцентная подсветка в салонах автомобилей, игровых периферийных устройствах и домашней электронике.

8.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы ограничить прямой ток до желаемого уровня (например, 2 мА для типичной яркости или до 20 мА для максимальной). Не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия под контактными площадками при работе в условиях высокой температуры окружающей среды или близко к максимальному току, чтобы помочь рассеять тепло и сохранить срок службы светодиода и стабильность цвета.
• Оптическое проектирование:Прозрачная линза создает ламбертовскую диаграмму направленности (широкий угол обзора). Для более сфокусированного луча потребуется внешняя вторичная оптика (линза или световод).
• Область применения:Этот компонент предназначен для стандартных коммерческих и промышленных применений. Для приложений, требующих исключительной надежности, где отказ может поставить под угрозу безопасность (например, авиация, медицинское оборудование жизнеобеспечения), обязательна консультация с производителем компонента для оценки пригодности.

9. Техническое сравнение и отличия

Основным отличительным фактором LTST-C193TBKT-2A является еговысота 0,35 мм. По сравнению со стандартными светодиодами 0603 или 0402, которые обычно имеют высоту 0,6-0,8 мм, это представляет собой сокращение профиля на 40-50%. Это критическое преимущество в продолжающейся тенденции миниатюризации устройств, особенно для смартфонов, ультратонких ноутбуков и носимых технологий, где внутреннее пространство сильно ограничено.

Кроме того, примечательно сочетание этого сверхтонкого форм-фактора с относительно высокой силой света (до 18,0 мкд при всего 2 мА). Многие аналогично тонкие светодиоды могут жертвовать яркостью. Использование проверенного чипа InGaN обеспечивает хорошую цветовую стабильность и надежность в пределах указанных групп.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое сопротивление резистора использовать при питании 5В?

Используя закон Ома (R = (V_{питания}- V_F) / I_F) и предполагая типичное V_F2,8 В и желаемый I_F10 мА: R = (5В - 2,8В) / 0,010А = 220 Ом. Всегда используйте максимальное V_Fиз технического описания (2,95 В) для консервативного проектирования, чтобы гарантировать, что ток не превысит предел: R_мин= (5В - 2,95В) / 0,010А = 205 Ом (используйте стандартное значение 220 Ом или 240 Ом).

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод максимальным током 20 мА?

Да, но с важными оговорками. При 20 мА рассеиваемая мощность составляет примерно 2,8 В * 0,020 А = 56 мВт, что ниже абсолютного максимума в 76 мВт. Однако работа на максимальном номинале будет генерировать больше тепла, что потенциально может сократить срок службы светодиода и вызвать небольшое смещение цвета и снижение световой эффективности со временем. Для оптимального долголетия и стабильности рекомендуется работать при более низком токе (например, 5-10 мА), если яркость достаточна.

10.3 Почему угол обзора такой широкий (130°)?

Прозрачная (нерассеивающая) эпоксидная линза отлита таким образом, чтобы создать полусферическую форму над крошечным светодиодным чипом. Эта форма действует как линза, преломляющая свет от малого точечного источника, распределяя его под очень широким углом. Это идеально подходит для приложений, где светодиод должен быть виден из многих различных точек обзора, а не только прямо.

10.4 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P):Физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Это свойство полупроводникового материала.Доминирующая длина волны (λ_d):Воспринимаемая длина волны. Это единственная длина волны монохроматического света, который казался бы стандартному наблюдателю того же цвета, что и свет светодиода. Из-за формы кривой чувствительности человеческого глаза и ширины спектра светодиода эти два значения различаются. Доминирующая длина волны более актуальна для спецификации цвета при проектировании.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многосветодиодной индикаторной панели для портативной Bluetooth-колонки.Конструкция требует 5 синих светодиодов для индикации уровня заряда батареи. Пространство за тонким пластиковым рассеивателем крайне ограничено.

Выбор компонента:LTST-C193TBKT-2A выбран из-за его высоты 0,35 мм, что позволяет разместить его в тонком корпусе. Широкий угол обзора 130° обеспечивает видимость световой панели под разными углами.

Проектирование схемы:Светодиоды будут питаться от стабилизатора 3,3 В на основной плате. Целевой уровень яркости выбран в середине группы K (~9 мкд), прямой ток 5 мА выбран для хорошей видимости и энергоэффективности. Используя максимальное V_F2,95 В для консервативного проектирования: R = (3,3 В - 2,95 В) / 0,005 А = 70 Ом. Выбран стандартный резистор 68 Ом, что дает немного более высокий ток ~5,1 мА.

Разводка печатной платы:Используется рекомендуемая конфигурация контактных площадок из технического описания. Небольшая медная площадка подключена к катодным площадкам (которые обычно имеют тепловую связь с подложкой светодиода), чтобы способствовать рассеиванию тепла, особенно поскольку пять светодиодов будут расположены близко друг к другу.

Сборка:Светодиоды устанавливаются с помощью автоматического оборудования с 8-мм ленты. Сборочная линия использует бессвинцовый профиль оплавления, проверенный в соответствии с рекомендацией в техническом описании, соответствующей JEDEC, с тщательным контролем пиковой температуры и времени выше температуры ликвидуса, чтобы предотвратить тепловое повреждение сверхтонкого корпуса.

12. Введение в технологический принцип

LTST-C193TBKT-2A основан на полупроводниковом чипе InGaN (нитрид индия-галлия). Принцип излучения света — электролюминесценция. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу полупроводника, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Там они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Изменяя соотношение индия и галлия в соединении InGaN, можно настраивать ширину запрещенной зоны для получения света в синем, зеленом и ближнем ультрафиолетовом спектре. Затем чип инкапсулируется в прозрачную эпоксидную смолу, которая формирует линзу, защищает хрупкую полупроводниковую структуру от механических и экологических повреждений и помогает эффективно извлекать свет из чипа.

13. Тенденции и развитие отрасли

Разработка светодиодов, подобных LTST-C193TBKT-2A, обусловлена несколькими ключевыми тенденциями в электронной промышленности:

• Миниатюризация:Непрекращающееся стремление к более тонким и компактным потребительским устройствам требует компонентов со все меньшими размерами и высотой. Профиль 0,35 мм представляет собой текущий ориентир для чип-светодиодов в массовых приложениях.
• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте InGaN и конструкции чипов продолжают повышать световую отдачу (люмен на ватт) синих светодиодов, позволяя получить более яркий выход при более низких токах, что снижает энергопотребление и тепловыделение.
• Передовая упаковка:Технология упаковки критически важна для сверхтонких устройств. Разработки в области формовочных компаундов, материалов для крепления кристаллов и методов упаковки на уровне пластины (WLP) позволяют создавать более надежные миниатюрные компоненты.
• Автоматизация и стандартизация:Совместимость с упаковкой на ленте и в катушке, автоматической установкой и стандартными профилями оплавления необходима для интеграции в глобальные автоматизированные производственные экосистемы, сохраняя низкую стоимость сборки и высокое качество.

Будущие направления могут включать еще более тонкие корпуса, интегрированные схемы драйверов внутри корпуса светодиода (интеллектуальные светодиоды) и дальнейшие улучшения в цветовой стабильности и тепловых характеристиках.