Техническая документация на синий SMD светодиод LTST-C170TBKT-5A - Габариты 3.2x1.6x1.1мм - Напряжение 2.8В - Мощность 76мВт

1. Обзор продукта

LTST-C170TBKT-5A — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных компактных электронных устройств. Он относится к семейству сверхтонких чип-светодиодов с высотой всего 1.10 мм, что делает его подходящим для применений с жесткими ограничениями по пространству. Устройство использует полупроводниковый чип на основе InGaN (нитрида индия-галлия), известный своей способностью эффективно генерировать яркий синий свет. Он поставляется в стандартной для отрасли 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматизированным оборудованием для захвата и установки, широко используемым в электронном производстве.

Этот светодиод классифицируется как "зеленый" продукт, что означает его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Он также совместим с процессами пайки оплавлением в инфракрасной печи, которые являются стандартом для монтажа компонентов поверхностного монтажа на печатные платы (PCB). Его электрические характеристики совместимы с уровнями логики интегральных схем (IC), что упрощает проектирование схемы управления.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может безопасно рассеивать в виде тепла при непрерывной работе.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +100°C. Устройство может храниться без ухудшения характеристик в этих пределах.
• Условия инфракрасной пайки:260°C в течение 10 секунд. Это определяет пиковую температуру и допустимое время для процессов пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и стандартном испытательном токе (I_F) 5 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):11.2 - 45.0 мкд (милликандела). Это мера воспринимаемой яркости светодиода человеческим глазом. Широкий диапазон указывает на то, что устройство доступно в различных бинах по яркости (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего значения на центральной оси (0°). Угол 130° указывает на очень широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):468 нм. Это длина волны, на которой оптическая выходная мощность максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):470.0 - 475.0 нм. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет света, полученный из диаграммы цветности CIE. Этот диапазон соответствует синему цвету.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм. Это ширина излучаемого спектра на половине его максимальной мощности, что указывает на спектральную чистоту синего света.
• Прямое напряжение (V_F):2.65 - 3.05 В (типичное 2.80В). Это падение напряжения на светодиоде при питании указанным испытательным током. Это ключевой параметр для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении. Этот параметр проверяется только для контроля качества.

Важные примечания:Сила света измеряется с фильтром, имитирующим реакцию человеческого глаза (кривая CIE). Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ЭСР); при обращении обязательны соответствующие меры предосторожности от ЭСР (браслеты, заземленное оборудование).

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по бинам производительности. LTST-C170TBKT-5A использует трехмерную систему бинов.

3.1 Биннинг прямого напряжения

Единицы измерения — Вольты (В), измеренные при I_F= 5 мА. Допуск для каждого бина составляет ±0.1В.

• Код бина 1: от 2.65В (Мин.) до 2.75В (Макс.)
• Код бина 2: от 2.75В до 2.85В
• Код бина 3: от 2.85В до 2.95В
• Код бина 4: от 2.95В до 3.05В

Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с близко совпадающим V_Fдля применений, требующих равномерной яркости при параллельном включении.

3.2 Биннинг силы света

Единицы измерения — милликанделы (мкд), измеренные при I_F= 5 мА. Допуск для каждого бина составляет ±15%.

• L1: от 11.2 до 14.0 мкд
• L2: от 14.0 до 18.0 мкд
• M1: от 18.0 до 22.4 мкд
• M2: от 22.4 до 28.0 мкд
• N1: от 28.0 до 35.5 мкд
• N2: от 35.5 до 45.0 мкд

Такой широкий диапазон бинов позволяет осуществлять выбор в зависимости от требований к яркости применения: от индикаторных ламп до подсветки.

3.3 Биннинг доминирующей длины волны

Единицы измерения — нанометры (нм), измеренные при I_F= 5 мА. Допуск составляет ±1 нм.

• Код бина AD: от 470.0 нм до 475.0 нм

Это обеспечивает постоянный оттенок синего цвета для всех устройств данного типа.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типичные характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения устройства в различных условиях. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, их значение анализируется ниже.

4.1 Кривая тока в зависимости от напряжения (I-V)

I-V кривая для InGaN светодиода, подобного этому, показывает характерный экспоненциальный рост. Прямое напряжение (V_F) относительно постоянно для заданного тока, но имеет отрицательный температурный коэффициент — оно немного уменьшается с увеличением температуры перехода. Это необходимо учитывать в схемах с постоянным напряжением питания, чтобы избежать теплового разгона.

4.2 Сила света в зависимости от прямого тока

Световой поток (сила света) примерно пропорционален прямому току в типичном рабочем диапазоне (до 20мА). Однако эффективность (люмен на ватт) обычно достигает пика при токе ниже максимального номинального значения и снижается при более высоких токах из-за увеличения тепловыделения и эффекта "проседания" в полупроводнике.

4.3 Спектральное распределение

Кривая спектрального излучения показала бы один пик с центром около 468-470 нм с типичной полушириной 25 нм. Доминирующая длина волны (воспринимаемый цвет) выводится из этого спектра. Спектр в значительной степени стабилен при изменении тока, но пиковая длина волны может немного смещаться (обычно на 0.1-0.2 нм/°C) при изменении температуры перехода.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет стандартный для отрасли корпус по спецификации EIA. Ключевые размеры включают размер корпуса примерно 3.2мм (длина) x 1.6мм (ширина) и определяющий сверхтонкий профиль высотой 1.10мм. Все размерные допуски обычно составляют ±0.10мм, если не указано иное на подробном механическом чертеже. Линза прозрачная, что оптимально для синих светодиодов, так как не изменяет цвет.

5.2 Определение полярности и проектирование контактных площадок

Компонент имеет анод и катод. Полярность обычно указывается маркировкой на корпусе, такой как выемка, точка или срезанный угол. Техническое описание включает рекомендуемые размеры контактных площадок для разводки печатной платы. Следование этим рекомендациям крайне важно для получения надежного паяного соединения, правильного позиционирования во время оплавления и управления термическими напряжениями. Конструкция площадки также помогает предотвратить "эффект надгробия" (отрыв одного конца во время пайки).

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство совместимо с инфракрасной пайкой оплавлением для бессвинцовых (Pb-free) паяльных паст. Предлагается рекомендуемый профиль, который в целом соответствует стандартам JEDEC. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C до 120 секунд для постепенного нагрева платы и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Время в пределах 5°C от пиковой температуры должно быть ограничено максимум 10 секундами. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

Точный профиль должен быть определен для конкретной конструкции печатной платы, компонентов и используемой печи.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура паяльника не должна превышать 300°C.
• Время контакта должно быть ограничено максимум 3 секундами на одну контактную площадку.
• Ручную пайку следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического повреждения пластикового корпуса и полупроводникового кристалла.

6.3 Хранение и обращение

Хранение (в запаянном пакете):Светодиоды чувствительны к влаге (MSL). При хранении в оригинальном влагозащитном пакете с осушителем их следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90% и использовать в течение одного года с даты запайки пакета.Хранение (после вскрытия пакета):После вскрытия условия окружающей среды не должны превышать 30°C / 60% влажности. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение 672 часов (28 дней) после вскрытия. При более длительном воздействии перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса во время оплавления).

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические очистители могут повредить материал пластикового корпуса или линзу.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в тисненой транспортной ленте, запаянной с покровной лентой, и намотанными на катушки диаметром 7 дюймов (178мм).

• Количество на катушке:3000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарт упаковки:Соответствует ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• Качество:Максимальное количество последовательно отсутствующих компонентов ("пропущенных ламп") в ленте — две.

Эта упаковка оптимизирована для автоматизированных линий сборки SMT.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Благодаря сверхтонкому профилю, широкому углу обзора и синему цвету, этот светодиод хорошо подходит для:

• Индикаторы состояния:Индикаторы питания, подключения или активности в потребительской электронике, сетевом оборудовании и бытовой технике.
• Подсветка:Боковая подсветка для небольших ЖК-дисплеев, подсветка клавиатур или декоративное освещение в тонких устройствах.
• Потребительская электроника:Декоративная подсветка в смартфонах, планшетах, игровых периферийных устройствах и носимой электронике, где критична высота.
• Автомобильное внутреннее освещение:Для индикаторов на приборной панели или фонового освещения, с учетом диапазона рабочих температур.

8.2 Соображения при проектировании

Управление током:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Питание светодиода напрямую от источника напряжения приведет к чрезмерному току и быстрому выходу из строя. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади меди на печатной плате вокруг тепловых площадок (если они есть) или общее охлаждение платы поможет поддерживать эффективность и долговечность светодиода, особенно при работе, близкой к максимальному току или при высоких температурах окружающей среды.Оптическое проектирование:Прозрачная линза и широкий угол обзора обеспечивают широкую, рассеянную диаграмму направленности. Для сфокусированного света могут потребоваться внешние линзы или световоды. Выходной синий свет находится в диапазоне, который может использоваться с люминофорами для создания белого света в некоторых применениях.

9. Техническое сравнение и отличия

Основными отличительными факторами LTST-C170TBKT-5A являются егосверхтонкая высота 1.10 мми использованиевысокояркого InGaN чипа. По сравнению со старой технологией, такой как GaP (фосфид галлия) синие светодиоды, InGaN предлагает значительно более высокую световую эффективность и более насыщенный синий цвет. Тонкий профиль является ключевым преимуществом по сравнению со стандартными SMD светодиодами (которые часто имеют высоту 1.5-2.0 мм) в современных электронных устройствах с ограниченным пространством. Широкий угол обзора 130 градусов также примечателен по сравнению со светодиодами с узким углом, используемыми для направленного освещения.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P):Конкретная длина волны, на которой оптическая выходная мощность буквально максимальна. Это физическое измерение.
Доминирующая длина волны (λ_d):Расчетное значение из цветовой диаграммы CIE, которое представляет собой единственную длину волны монохроматического света, который выглядел бы для человеческого глаза таким же цветом, как и излучение светодиода. Она определяет воспринимаемый цвет. Для синего светодиода они часто близки, как в данном случае (468нм против 470-475нм).

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 20мА?

Да, 20мА — это максимальный рекомендуемыйпостоянный прямой ток. Для оптимального срока службы и эффективности питание его меньшим током, например, 5мА (испытательное условие) или 10мА, часто достаточно для индикаторных целей и снижает тепловыделение.

10.3 Почему защита от ЭСР так важна для светодиодов?

Полупроводниковый переход в светодиоде, особенно высокоярких типов на основе InGaN, очень чувствителен к высоковольтным электростатическим разрядам. Статический разряд, незаметный для человека, может мгновенно ухудшить или разрушить способность светодиода излучать свет, повредив микроскопические полупроводниковые слои. Всегда обращайтесь в условиях, безопасных от ЭСР.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование маломощного индикатора состояния для портативной Bluetooth-колонки. Индикатор должен быть виден при дневном свете, иметь широкий угол обзора и помещаться в корпус высотой 1.5 мм.
Обоснование выбора:LTST-C170TBKT-5A выбран из-за его высоты 1.10 мм и угла обзора 130°. Синий цвет обеспечивает хороший контраст и обычно ассоциируется с технологией Bluetooth.
Проектирование схемы:На основной плате колонки есть шина питания 3.3В. Целевой прямой ток — 10мА для хорошей яркости и эффективности. Используя типичное V_F2.8В: R = (3.3В - 2.8В) / 0.01А = 50 Ом. Выбран стандартный резистор 51 Ом. Рассеиваемая мощность в светодиоде P = V_F* I_F= 2.8В * 0.01А = 28мВт, что значительно ниже максимума в 76мВт.
Разводка платы:На печатной плате используется рекомендуемая из технического описания конфигурация контактных площадок. Под светодиодом сохранена небольшая запретная зона для предотвращения подъема припоя.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды — это полупроводниковые устройства, которые преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет посредством процесса, называемого электролюминесценцией. LTST-C170TBKT-5A использует гетероструктуру на основе InGaN. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область (квантовую яму). Когда электрон рекомбинирует с дыркой в этой области, энергия высвобождается в виде фотона (частицы света). Конкретная ширина запрещенной зоны материала InGaN определяет длину волны (цвет) излучаемого фотона, которая в данном случае находится в синем спектре (~470 нм). Прозрачная эпоксидная оболочка действует как линза, формируя выходной световой поток и обеспечивая защиту от окружающей среды.

13. Технологические тренды

Разработка синих InGaN светодиодов стала фундаментальным прорывом в твердотельном освещении, позволив создать белые светодиоды (посредством преобразования люминофором) и полноцветные дисплеи. Современные тенденции в SMD светодиодах, подобных этому, продолжают фокусироваться на:

• Повышении эффективности (лм/Вт):Снижение энергопотребления при том же световом потоке.
• Миниатюризации:Дальнейшее уменьшение размера корпуса (площади и высоты) для устройств следующего поколения сверхкомпактных размеров.
• Улучшении цветовой однородности:Более жесткие допуски бинов для применений, требующих равномерного цвета, таких как подсветка больших площадей или видеостены.
• Повышении надежности и срока службы:Улучшение материалов корпуса и конструкции чипа для работы при более высоких температурах и в более жестких условиях, расширение применения в автомобильной и промышленной сферах.

Переход на бессвинцовые и бесгалогенные материалы в соответствии с экологическими нормами также является стандартной отраслевой практикой.