Техническая документация на синий SMD светодиод LTST-C191TBKT - Габариты 3.2x1.6x0.55мм - Напряжение 2.8-3.8В - Мощность 76мВт

1. Обзор продукта

LTST-C191TBKT — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), разработанный для современных электронных устройств с ограниченным пространством. Он относится к категории ультратонких чип-светодиодов, имея исключительно малую высоту — всего 0.55 мм. Это делает его идеальным выбором для подсветки в тонкой потребительской электронике, индикаторных ламп портативных устройств и дисплеев статуса, где критически важна вертикальная высота. Устройство использует полупроводниковый чип на основе InGaN (нитрида индия-галлия), который является отраслевым стандартом для получения высокоэффективного синего света. Он поставляется на 8-миллиметровой ленте в стандартных катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, используемым в серийном производстве.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества этого светодиода проистекают из его физической и электрической конструкции. Наиболее заметная особенность — ультратонкая высота 0.55 мм, что напрямую отвечает тренду на уменьшение толщины конечных продуктов. Он классифицируется как экологичный продукт и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), гарантируя соответствие международным экологическим стандартам. Технология чипа InGaN обеспечивает высокую световую интенсивность от малого источника. Его стандартный корпус по спецификации EIA (Альянса электронной промышленности) гарантирует совместимость с широким спектром существующих разводок печатных плат (PCB) и библиотек компонентов. Более того, он разработан для совместимости со стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной печи (IR reflow), которая является доминирующим методом монтажа SMD-компонентов, упрощая производственный процесс.

2. Технические характеристики: Подробный анализ

В этом разделе представлен детальный разбор абсолютных предельных значений и рабочих характеристик устройства, которые критически важны для надежного проектирования схем.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы. Максимальный постоянный прямой ток (I_F) составляет 20 мА. В импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс допустим более высокий пиковый прямой ток в 100 мА. Общая рассеиваемая мощность не должна превышать 76 мВт — этот предел определяется способностью корпуса отводить тепло на печатную плату. Диапазон рабочих температур устройства составляет от -20°C до +80°C, а хранение возможно в среде от -30°C до +100°C. При монтаже он может выдерживать пиковую температуру пайки оплавлением в 260°C не более 10 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартной температуре окружающей среды (T_a) 25°C и прямом токе 20 мА, если не указано иное. Они определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 28.0 мкд до максимум 180.0 мкд. Фактическое значение для конкретного экземпляра зависит от его кода сортировки (см. Раздел 3). Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности человеческого глаза.
• Угол обзора (2θ_1/2):Широкий угол 130 градусов, определяемый как точка вне оси, где сила света падает до половины своего значения на оси (0°). Это указывает на ламбертову или близкую к ней диаграмму направленности, подходящую для применений, требующих освещения большой площади, а не сфокусированного луча.
• Пиковая длина волны (λ_P):Обычно 468 нм. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 465.0 нм до 475.0 нм. Это единственная длина волны, которую воспринимает человеческий глаз как соответствующий цвет светодиода, определяемая по диаграмме цветности CIE. Это ключевой параметр для постоянства цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 25 нм. Этот параметр измеряет ширину полосы излучаемого света, указывая на спектральную чистоту. Типичное значение для синего InGaN светодиода.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.80 В до 3.80 В при токе 20 мА. Точное значение определяется сортировкой (см. Раздел 3). Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5В. Критически важно отметить, что этот светодиодне предназначен для работы в обратном направлении; данное испытательное условие используется только для характеристики. Применение обратного смещения в схеме может повредить устройство.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. LTST-C191TBKT использует трехмерную систему сортировки по ключевым параметрам.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Экземпляры сортируются в группы от D7 до D11 на основе их прямого напряжения (V_F) при токе 20 мА. Например, группа D7 содержит светодиоды с V_Fот 2.80В до 3.00В, а группа D11 — от 3.60В до 3.80В. Допуск внутри каждой группы составляет ±0.1В. Выбор светодиодов из одной и той же группы по напряжению помогает поддерживать равномерную яркость и энергопотребление в массиве.

3.2 Сортировка по силе света

Интенсивность сортируется по кодам N, P, Q и R. Группа N охватывает 28.0-45.0 мкд, а группа R — самый высокий диапазон 112.0-180.0 мкд. Допуск для каждой группы по интенсивности составляет ±15%. Это позволяет разработчикам выбрать уровень яркости, подходящий для их применения, балансируя между видимостью и энергоэффективностью.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (доминирующая длина волны) сортируется по двум кодам: AC (465.0-470.0 нм) и AD (470.0-475.0 нм), с допуском ±1 нм на группу. Такой строгий контроль обеспечивает минимальное цветовое отклонение, что крайне важно для применений, таких как многодиодная подсветка или индикаторы статуса, где важна цветовая однородность.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 6 для угла обзора), их значения стандартны для InGaN светодиодов. Кривая зависимости прямого тока от прямого напряжения (I-V) покажет типичную экспоненциальную зависимость с напряжением колена около 2.8-3.0В. Кривая зависимости силы света от прямого тока, как правило, линейна до номинального тока, после чего эффективность может снижаться из-за нагрева. Доминирующая длина волны обычно имеет небольшой отрицательный температурный коэффициент, что означает её смещение в сторону более длинных волн (слегка в зелёную сторону) при увеличении температуры перехода. Кривая широкого угла обзора в 130 градусов подтверждает близкую к ламбертовой диаграмму направленности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Физические размеры

Корпус соответствует стандартному форм-фактору EIA. Ключевые размеры включают типичную длину 3.2 мм, ширину 1.6 мм и определяющую высоту 0.55 мм. В спецификации приведены подробные чертежи с размерами для проектирования посадочного места на печатной плате. Все размеры имеют стандартный допуск ±0.10 мм, если не указано иное.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Светодиод имеет анод и катод. Полярность обычно указывается маркировкой на корпусе или асимметричной особенностью посадочного места. В спецификации приведены рекомендуемые размеры паяльных площадок для обеспечения формирования надежного паяльного соединения во время оплавления, что критически важно как для электрического контакта, так и для механической прочности. Правильное проектирование площадок также способствует отводу тепла.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство сертифицировано для бессвинцовых процессов пайки. Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной пайки оплавлением, соответствующий стандартам JEDEC. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева (обычно 150-200°C), контролируемый подъем до пиковой температуры, не превышающей 260°C, и время выше температуры ликвидуса (TAL), соответствующее припойной пасте. Пиковая температура 260°C не должна превышаться более чем на 10 секунд. Подчеркивается, что точный профиль должен быть определен для конкретной конструкции печатной платы, компонентов и используемой припойной пасты.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка паяльником, рекомендуется использовать температуру жала не выше 300°C и ограничить время контакта максимум 3 секундами за одну операцию. Избыточный нагрев от паяльника может легко повредить малый корпус.

6.3 Условия хранения и обращения

Светодиоды чувствительны к влаге. При хранении в оригинальном герметичном влагозащитном пакете с осушителем их следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия пакета условия хранения не должны превышать 30°C и 60% влажности. Компоненты, подвергавшиеся воздействию окружающей влажности более 672 часов (28 дней), должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой оплавлением для предотвращения "взрыва" (растрескивания корпуса из-за давления пара). Для длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Рекомендуется погружать светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические очистители могут повредить материал пластикового корпуса.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 8-миллиметровая эмбоссированная несущая лента на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 5000 штук светодиодов LTST-C191TBKT. Лента использует верхнюю крышку для герметизации пустых ячеек. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. Для остатков производства применяется минимальная упаковочная партия в 500 штук.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Ультратонкий профиль делает этот светодиод идеальным для: подсветки клавиш на тонких клавиатурах или пультах дистанционного управления, индикаторов состояния в смартфонах, планшетах и ультратонких ноутбуках, подсветки панелей в автомобильных приборных панелях или бытовой технике, а также в качестве универсального синего индикатора на плотно упакованных печатных платах.

8.2 Соображения и примечания по проектированию

• Управление током:Светодиод — это прибор, управляемый током. Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Значение резистора рассчитывается по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз группы сортировки или спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит 20 мА в наихудших условиях.
• Защита от ЭСР:Чип InGaN чувствителен к электростатическому разряду (ЭСР). Во время обращения и монтажа необходимо использовать соответствующие меры защиты от ЭСР (браслеты, заземленные рабочие места, проводящие полы).
• Тепловой менеджмент:Хотя мощность мала, обеспечение хорошего теплового пути от контактных площадок светодиода к меди печатной платы помогает поддерживать производительность и долговечность, особенно при работе на максимальном токе или близком к нему.
• Защита от обратного напряжения:Поскольку устройство не предназначено для обратного смещения, рассмотрите возможность добавления защитного диода параллельно (катод к аноду), если светодиод может подвергаться воздействию обратного напряжения в схеме.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основным отличием LTST-C191TBKT является его высота 0.55 мм, что тоньше, чем у многих стандартных SMD светодиодов (например, корпуса 0603 или 0402, высота которых часто >0.8 мм). По сравнению с боковыми светодиодами, он предлагает конструкцию с верхним излучением и широким углом обзора. Его технология InGaN обеспечивает более высокую эффективность и лучшую насыщенность цвета по сравнению со старыми технологиями синих светодиодов. Комплексная система сортировки обеспечивает лучшую цветовую и яркостную однородность по сравнению с несортированными или слабо сортированными аналогами, что критически важно для многодиодных применений.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой резистор мне нужен для питания 5В?

О: Используя максимальное V_F3.8В и целевой I_F20мА: R = (5В - 3.8В) / 0.02А = 60 Ом. Подойдет стандартный резистор на 62 Ом или 68 Ом. Всегда проверяйте с фактической группой V_Fваших светодиодов.

В: Могу ли я питать его от источника 3.3В?

О: Возможно, но осторожно. Если V_Fсветодиода находится на верхней границе диапазона (например, 3.8В), источник 3.3В может не включить его полностью или вообще. Вам нужно проверить минимальное V_F(2.8В) и, вероятно, использовать драйвер постоянного тока вместо простого резистора для надежной работы.

В: Как интерпретировать значение силы света?

О: Сила света (мкд) измеряет яркость в определенном направлении (по оси). Широкий угол обзора означает, что эта яркость распределена по большой площади, поэтому воспринимаемая яркость на поверхности зависит от расстояния и угла. Для сравнения, типичный 5-миллиметровый выводной светодиод может иметь 1000-5000 мкд, но с гораздо более узким лучом.

В: Подходит ли он для использования на улице?

О: Диапазон рабочих температур (-20°C до +80°C) покрывает многие уличные условия. Однако длительное воздействие прямого солнечного света (УФ) и погодных условий может ухудшить пластиковый корпус. Для суровых условий подтвердите пригодность у производителя и рассмотрите защитные покрытия.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Многодиодная шкала индикации:Проектирование шкалы из 10 синих светодиодов. Чтобы обеспечить однородный внешний вид, укажите светодиоды из одной группы по доминирующей длине волны (например, все AD) и одной группы по силе света (например, все P). Управляйте ими от одного общего источника постоянного тока через транзисторы или специализированную микросхему драйвера светодиодов, чтобы гарантировать одинаковый ток и, следовательно, одинаковую яркость и цвет.

Пример 2: Подсветка тонкой мембранной клавиши:Высота 0.55 мм позволяет светодиоду разместиться за мембранным слоем и рассеивателем в сборке толщиной менее 2 мм. Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает равномерное освещение значка клавиши. Тока 10-15 мА (вместо 20 мА) может быть достаточно, что снижает энергопотребление и нагрев.

12. Введение в технологический принцип

LTST-C191TBKT основан на полупроводниковой технологии InGaN. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава нитрида индия-галлия в квантово-размерной структуре определяет ширину запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света. Для синего света требуется запрещенная зона, соответствующая примерно 2.6-2.7 электрон-вольт (эВ). Пластиковый корпус служит для защиты хрупкого полупроводникового кристалла, обеспечивает механическую структуру и содержит линзу, формирующую световой поток, что и дает широкий угол обзора.

13. Отраслевые тренды и разработки

Тренд в SMD светодиодах для потребительской электроники продолжается в сторону миниатюризации (меньшие размеры и меньшая высота) и повышения эффективности (больше светового потока на ватт электрической мощности). Также наблюдается стремление производителей к улучшению цветовой однородности и более строгой сортировке. Использование бессвинцовых и бесгалогенных материалов для соответствия экологическим нормам стало стандартом. С точки зрения применения, ключевым является интеграция: светодиоды все чаще объединяются в одном корпусе с драйверами или датчиками или встраиваются непосредственно в печатные платы. Базовая технология InGaN является зрелой, но продолжает получать постепенные улучшения во внутренней квантовой эффективности и долговечности.