دیتاشیت LED SMD نارنجی LTSA-G6SVUAETU - درجه خودرویی - 140mA - 3.2V معمولی - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED با روشنایی بالا و نصب سطحی را ارائه می‌دهد که برای فرآیندهای مونتاژ خودکار و کاربردهای با محدودیت فضا طراحی شده است. بازار هدف اصلی این قطعه، صنعت خودروسازی است، به ویژه برای کاربردهای لوازم جانبی که در آن قابلیت اطمینان و عملکرد تحت شرایط محیطی متغیر از اهمیت بالایی برخوردار است.

این دستگاه با استفاده از فناوری InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) برای تولید یک منبع نور زرد ساخته شده است، که سپس از طریق یک لنز نارنجی فیلتر می‌شود تا رنگ خروجی نهایی حاصل شود. این ترکیب امکان تولید نور کارآمد و کنترل دقیق رنگ را فراهم می‌کند. پکیج به گونه‌ای طراحی شده است که با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز سازگار باشد و آن را برای تولید انبوه روی بردهای مدار چاپی (PCB) مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• تاییدیه خودرویی:این دستگاه با استناد به استاندارد AEC-Q101D تایید شده است که آزمون‌های استرس کیفی برای نیمه‌هادی‌های گسسته در کاربردهای خودرویی را تعریف می‌کند. این امر قابلیت اطمینان تحت شرایط سخت معمول در خودروها را تضمین می‌کند.
• مطابقت با RoHS:مواد و فرآیند تولید با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک مطابقت دارد و آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.
• آمادگی برای تولید:قطعه در قالب پکیج استاندارد EIA روی نوار 12 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود. این بسته‌بندی با تجهیزات خودکار Pick-and-Place سازگار است و خط مونتاژ را ساده‌سازی می‌کند.
• مدیریت حرارتی:فریم پایه کاتد به گونه‌ای طراحی شده است که به عنوان یک هیت‌سینک نیز عمل کند و به دفع انرژی حرارتی از اتصال نیمه‌هادی کمک می‌نماید، که برای حفظ عملکرد و طول عمر حیاتی است.
• سازگاری با IC:ویژگی‌های الکتریکی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با ولتاژها و جریان‌های درایو مدارهای مجتمع استاندارد سازگار باشند.

2. پارامترها و ویژگی‌های فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این محدوده‌ها، مرزهایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):900 میلی‌وات
• جریان مستقیم (IF):250 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم پیک:500 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• ولتاژ معکوس (VR):این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است. اعمال بایاس معکوس می‌تواند باعث خرابی فوری شود.
• محدوده دمای کاری (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد

2.2 ویژگی‌های حرارتی

مقاومت حرارتی یک پارامتر کلیدی است که نشان می‌دهد حرارت چقدر موثر از اتصال نیمه‌هادی به محیط منتقل می‌شود. مقادیر پایین‌تر برای مدیریت حرارتی بهتر هستند.

• مقاومت حرارتی اتصال به محیط (RθJA):45 درجه سانتی‌گراد بر وات (معمولی). اندازه‌گیری شده روی زیرلایه FR4 (ضخامت 1.6 میلی‌متر) با پد مسی 16 میلی‌متر مربع.
• مقاومت حرارتی اتصال به نقطه لحیم (RθJS):25 درجه سانتی‌گراد بر وات (معمولی). این مقدار پایین‌تر نشان‌دهنده یک مسیر حرارتی مستقیم‌تر از چیپ به PCB از طریق پایه‌ها است.
• حداکثر دمای اتصال (Tj):150 درجه سانتی‌گراد. دمای داخلی نیمه‌هادی نباید از این حد فراتر رود.

2.3 ویژگی‌های الکترواپتیکی در دمای 25 درجه سانتی‌گراد

این پارامترها تحت شرایط آزمون استاندارد (Ta=25°C, IF=140mA) اندازه‌گیری می‌شوند و عملکرد اصلی LED را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):از 4.5 کاندلا (حداقل) تا 11.2 کاندلا (حداکثر) متغیر است، با یک مقدار معمولی در این محدوده. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ½):120 درجه (معمولی). این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده یک الگوی انتشار لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است که برای کاربردهای نیازمند روشنایی گسترده به جای یک پرتو متمرکز مناسب است.
• مختصات رنگی (Cx, Cy):مقادیر معمولی x=0.56, y=0.42 هستند. این مختصات روی نمودار رنگی CIE 1931 نقطه رنگ نارنجی را تعریف می‌کنند.
• ولتاژ مستقیم (VF):در جریان 140mA از 2.8 ولت تا 3.6 ولت متغیر است، با مقدار معمولی تقریباً 3.2 ولت. تلرانس درون هر دسته خاص ±0.1 ولت است.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود. این آزمون فقط برای مشخصه‌یابی است، زیرا دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. فرمت کد بچ Vf/Iv/Hue است (مثلاً 24/EA/A20).

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (Vf)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آنها در جریان آزمون 140mA گروه‌بندی می‌شوند.

• دسته 24:2.8V ≤ Vf< 3.0V
• دسته 64:3.0V ≤ Vf< 3.2V
• دسته A4:3.2V ≤ Vf< 3.4V
• دسته E4:3.4V ≤ Vf ≤ 3.6V

تلرانس درون هر دسته ±0.1 ولت است.

3.2 دسته‌بندی شدت نور (Iv)

LEDها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده‌شان مرتب می‌شوند.

• دسته DA:4.5 cd ≤ Iv<5.6 cd (13.1 lm تا 16.0 lm)
• دسته DB:5.6 cd ≤ Iv<7.1 cd (16.0 lm تا 20.6 lm)
• دسته EA:7.1 cd ≤ Iv<9.0 cd (20.6 lm تا 26.1 lm)
• دسته EB:9.0 cd ≤ Iv ≤ 11.2 cd (26.1 lm تا 32.5 lm)

تلرانس روی هر دسته شدت نور ±11% است.

3.3 دسته‌بندی رنگ (Hue)

LEDها در چهارضلعی‌های خاصی روی نمودار رنگی CIE طبقه‌بندی می‌شوند تا ثبات دقیق رنگ تضمین شود. دسته‌ها (A10, A20, B10, B20) مناطق کوچک و مجاور اطراف نقطه رنگ نارنجی هدف (معمولی x=0.56, y=0.42) را تعریف می‌کنند. تلرانس برای مختصات (x, y) درون هر دسته رنگ ±0.01 است که تطابق رنگی بسیار دقیقی را برای کاربردهایی که ظاهر یکنواخت حیاتی است، تضمین می‌کند.

4. اطلاعات مکانیکی و پکیج

4.1 ابعاد پکیج و قطبیت

دستگاه از یک پکیج استاندارد نصب سطحی استفاده می‌کند. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس عمومی ±0.2 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک نکته طراحی کلیدی این است که فریم پایه کاتد به طور داخلی به هیت‌سینک اصلی دی LED متصل است. بنابراین شناسایی صحیح کاتد (که معمولاً روی پکیج علامت‌گذاری شده یا در فوت‌پرینت نشان داده می‌شود) نه تنها برای اتصال الکتریکی صحیح، بلکه برای مدیریت حرارتی بهینه نیز حیاتی است. توصیه می‌شود دستگاه با یک پد حرارتی کافی متصل به کاتد نصب شود تا اتلاف حرارت به حداکثر برسد.

4.2 طرح پد اتصال PCB توصیه شده

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) پیشنهادی برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان، تراز خودکار صحیح در حین ریفلو و انتقال حرارت موثر از پد حرارتی کاتد به مس PCB تضمین شود.

5. راهنمای مونتاژ و جابجایی

5.1 فرآیند لحیم‌کاری: پروفیل ریفلو IR

این قطعه برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) تایید شده است. پروفیل ریفلو توصیه شده با استاندارد J-STD-020 مطابقت دارد. پارامترهای کلیدی معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• پیش‌گرم/افزایش دما:افزایش کنترل شده برای فعال‌سازی فلاکس و به حداقل رساندن شوک حرارتی.
• ناحیه خیس‌اندن:یک دوره در دمای بالا برای اطمینان از گرمایش یکنواخت قطعه و برد.
• ناحیه ریفلو:دمای پیک باید به اندازه کافی بالا باشد تا اتصالات لحیم قابل اطمینان تشکیل شود اما نباید از حداکثر تحمل دمایی پکیج LED (همانطور که در محدوده‌های حداکثر مطلق و سطح حساسیت رطوبت تعریف شده است) فراتر رود.
• نرخ خنک‌سازی:یک خنک‌سازی کنترل شده برای جامد کردن اتصالات لحیم و به حداقل رساندن تنش.

پایبندی به این پروفیل برای جلوگیری از آسیب ناشی از تنش حرارتی یا دمای بیش از حد ضروری است.

5.2 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از مونتاژ لازم است، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌ور کردن LED در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. استفاده از پاک‌کننده‌های شیمیایی نامشخص یا خشن می‌تواند به لنز اپوکسی یا مواد پکیج آسیب برساند و منجر به کاهش خروجی نور یا خرابی زودرس شود.

5.3 حساسیت رطوبتی و انبارداری

این محصول بر اساس استاندارد JEDEC J-STD-020 در سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 2 طبقه‌بندی شده است.

• بسته بندی شده:هنگامی که در کیسه ضد رطوبت اصلی خود با ماده خشک‌کننده نگهداری می‌شود، عمر قفسه یک سال در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% است.
• پس از باز کردن:پس از باز شدن کیسه محافظ، قطعات باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. توصیه می‌شود فرآیند ریفلو IR ظرف یک سال از زمان باز کردن بسته تکمیل شود.
• انبارداری طولانی مدت/پخت:برای قطعاتی که بیش از یک سال خارج از بسته‌بندی اصلی خود نگهداری شده‌اند، توصیه می‌شود قبل از لحیم‌کاری، یک پخت در حدود 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 48 ساعت انجام شود تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "ترکیدن" (ترک خوردن پکیج) در حین ریفلو جلوگیری شود.

6. بسته‌بندی و سفارش

پیکربندی استاندارد بسته‌بندی 1000 قطعه در هر قرقره 7 اینچی است. قطعات روی نوار حامل برجسته 12 میلی‌متری که با یک نوار پوششی مهر و موم شده است، عرضه می‌شوند. ابعاد نوار و قرقره با مشخصات ANSI/EIA-481 مطابقت دارد. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی برای موجودی باقیمانده 500 قطعه اعمال می‌شود. بسته‌بندی سازگاری با فیدرهای تجهیزات مونتاژ خودکار را تضمین می‌کند.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 کاربردهای هدف

این LED برای کاربردهای لوازم جانبی خودرو مشخص شده است. این می‌تواند شامل روشنایی محیط داخلی، چراغ‌های نشانگر داشبورد، نور پس زمینه کلیدها یا نورپردازی تأکیدی خارجی باشد که در آن تاییدیه مستحکم (AEC-Q101) یک الزام است. این LED برای کاربردهای حیاتی ایمنی مانند چراغ‌های جلو، چراغ ترمز یا چراغ راهنما بدون مشورت قبلی و تاییدیه اضافی در نظر گرفته نشده است.

7.2 ملاحظات طراحی مدار

• درایو جریان:LED یک دستگاه جریان‌محور است. باید از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ برای تنظیم جریان مستقیم (IF) استفاده شود. شرایط کاری معمولی 140mA است، اما می‌توان آن را تا حداکثر ریتینگ DC 250mA با طراحی حرارتی مناسب درایو کرد.
• طراحی حرارتی:توان تلف شده در LED (Pd ≈ VF * IF) گرما تولید می‌کند. با استفاده از مقادیر مقاومت حرارتی (RθJA, RθJS)، طراح می‌تواند افزایش دمای اتصال مورد انتظار نسبت به محیط (ΔTj = Pd * Rθ) را محاسبه کند. دمای اتصال (Tj = Ta + ΔTj) باید زیر 150 درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود. حداکثر کردن مساحت مسی متصل به پد کاتد روی PCB موثرترین راه برای کاهش RθJS و مدیریت دما است.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه در بخش ارائه شده دیتاشیت به صراحت ذکر نشده است، LEDهای InGaN می‌توانند به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس باشند. باید احتیاط‌های استاندارد جابجایی ESD در حین مونتاژ رعایت شود.

7.3 قابلیت اطمینان و طول عمر

تاییدیه AEC-Q101D شامل یک سری آزمون‌های استرس شتاب‌یافته است که چرخه عمر خودرویی را شبیه‌سازی می‌کند، از جمله عمر کاری در دمای بالا (HTOL)، چرخه دمایی و مقاومت در برابر رطوبت. این امر اطمینان از قابلیت اطمینان دستگاه برای استفاده در محیط چالش‌برانگیز خودرویی را فراهم می‌کند، جایی که دمای شدید، لرزش و رطوبت رایج است. ویژگی‌های شدت نور و ولتاژ مستقیم به تدریج در طول ده‌ها هزار ساعت کار تغییر خواهند کرد؛ سرعت این تغییر به شدت به حفظ دمای اتصال در پایین‌ترین حد ممکن در حین کار بستگی دارد.