دیتاشیت LED SMD نارنجی LTST-C170KFKT - ابعاد بسته‌بندی - ولتاژ مستقیم ۲.۴ ولت - شدت نور ۹۰ میلی‌کاندلا - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED نارنجی با عملکرد بالا و نصب سطحی را ارائه می‌دهد. این قطعه از یک تراشه فوق‌پرنور AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده می‌کند که به دلیل بازده نوری بالا و خلوص رنگ عالی در طیف نارنجی-قرمز شناخته شده است. این محصول به عنوان یک محصول سبز مطابق با RoHS طراحی شده و ایمنی محیطی را تضمین می‌کند. LED در نوار استاندارد صنعتی ۸ میلی‌متری روی قرقره‌های ۷ اینچی عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place مورد استفاده در تولید انبوه الکترونیک سازگار می‌کند. طراحی آن با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز (IR) و فاز بخار که برای خطوط مونتاژ PCB مدرن استاندارد هستند، سازگاری دارد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه در دمای محیط (Ta) ۲۵ درجه سانتی‌گراد تعریف شده است. تجاوز از این رتبه‌بندی‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته ۳۰ میلی‌آمپر است. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک ۸۰ میلی‌آمپر تحت چرخه کاری ۱/۱۰ و عرض پالس ۰.۱ میلی‌ثانیه مجاز است. حداکثر اتلاف توان ۷۵ میلی‌وات است. دستگاه می‌تواند ولتاژ معکوس تا ۵ ولت را تحمل کند. محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی از ۵۵- درجه سانتی‌گراد تا ۸۵+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است که نشان‌دهنده مناسب بودن برای طیف وسیعی از شرایط محیطی است. شرایط بحرانی لحیم‌کاری نیز تعریف شده است: لحیم‌کاری موجی و مادون‌قرمز در ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۵ ثانیه، و لحیم‌کاری فاز بخار در ۲۱۵ درجه سانتی‌گراد به مدت ۳ دقیقه.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=۲۵ درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (IF) ۲۰ میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (Iv) مقدار معمول ۹۰.۰ میلی‌کاندلا (mcd) با حداقل ۴۵.۰ mcd را دارد. زاویه دید (۲θ۱/۲)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری کاهش می‌یابد، ۱۳۰ درجه است و یک الگوی انتشار گسترده ارائه می‌دهد. طول موج تابش پیک (λP) معمولاً ۶۱۱ نانومتر است و طول موج غالب (λd) ۶۰۵ نانومتر است که خروجی را به طور قطعی در منطقه رنگ نارنجی قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) ۱۷ نانومتر است که نشان‌دهنده پهنای باند طیفی نسبتاً باریک است. ولتاژ مستقیم (VF) در ۲۰ میلی‌آمپر از ۲.۰ ولت تا ۲.۴ ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) حداکثر ۱۰۰ میکروآمپر در VR=۵V است و ظرفیت اتصال (C) معمولاً ۴۰ پیکوفاراد است که در ۰V و ۱ مگاهرتز اندازه‌گیری می‌شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

این محصول از یک سیستم باینینگ برای دسته‌بندی واحدها بر اساس شدت نور استفاده می‌کند. این امر ثبات در روشنایی را برای کاربردهایی که نیاز به نورپردازی یکنواخت دارند تضمین می‌کند. کدهای بین و محدوده شدت متناظر آنها در IF=۲۰mA عبارتند از: بین P (۴۵.۰ - ۷۱.۰ mcd)، بین Q (۷۱.۰ - ۱۱۲.۰ mcd)، بین R (۱۱۲.۰ - ۱۸۰.۰ mcd) و بین S (۱۸۰.۰ - ۲۸۰.۰ mcd). یک تلرانس +/-۱۵٪ به هر بین شدت اعمال می‌شود. طراحان باید هنگام سفارش، کد بین مورد نیاز را مشخص کنند تا سطح روشنایی مطلوب برای کاربرد خود را تضمین کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمولی اشاره می‌کند که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ضروری هستند. این منحنی‌ها معمولاً شامل رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) هستند که مشخصه روشن شدن نمایی دیود را نشان می‌دهند. رابطه بین شدت نور و جریان مستقیم برای انتخاب جریان درایو بسیار مهم است. منحنی‌هایی که تغییرات شدت نور و طول موج غالب را با دمای محیط نشان می‌دهند، برای مدیریت حرارتی و تحلیل پایداری رنگ در طراحی‌هایی که در معرض نوسانات دما هستند، حیاتی می‌باشند. الگوی توزیع شدت زاویه‌ای توسط مشخصه زاویه دید نشان داده می‌شود و نحوه انتشار نور در مخروط ۱۳۰ درجه‌ای را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED مطابق با طرح کلی بسته‌بندی نصب سطحی استاندارد EIA است. تمام ابعاد حیاتی برای طراحی جای پای PCB بر حسب میلی‌متر ارائه شده است، با تلرانس عمومی ±۰.۱۰ میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. لنز به عنوان "شفاف آبی" توصیف شده است که برای LEDهای پرنور غیرپخش معمول است. نقشه‌های مکانیکی دقیق طول، عرض، ارتفاع بدنه، فاصله پایه‌ها و هندسه لنز را نشان می‌دهند.

5.2 چیدمان پد لحیم‌کاری و قطبیت

یک طرح ابعاد پد لحیم‌کاری پیشنهادی ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد و تراز مناسب در حین ریفلو را تضمین کند. طراحی پد، تخلیه حرارتی و تشکیل فیله لحیم را در نظر می‌گیرد. قطبیت LED (آند و کاتد) به وضوح در نقشه بسته‌بندی نشان داده شده است، معمولاً با یک علامت روی بدنه یا یک طرح پد نامتقارن، که برای مونتاژ صحیح PCB حیاتی است.

5.3 مشخصات نوار و قرقره

دستگاه در نوار حامل برجسته ۸ میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های با قطر ۷ اینچ (۱۷۸ میلی‌متر) بسته‌بندی شده است. مقدار استاندارد قرقره ۳۰۰۰ قطعه است. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA ۴۸۱-۱-A-۱۹۹۴ پیروی می‌کند. ابعاد کلیدی نوار شامل گام پاکت، اندازه پاکت و مشخصات نوار پوششی است. یادداشت‌ها مشخص می‌کنند که پاکت‌های خالی مهر و موم شده‌اند، حداقل مقدار بسته‌بندی برای باقی‌مانده‌ها ۵۰۰ قطعه است و حداکثر تعداد قطعات گمشده متوالی دو عدد است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل‌های ریفلو توصیه شده

دو پروفیل لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز (IR) پیشنهادی ارائه شده است: یکی برای فرآیند لحیم استاندارد قلع-سرب (SnPb) و یکی برای فرآیند لحیم بدون سرب (Pb-free)، که معمولاً از آلیاژ SAC (Sn-Ag-Cu) استفاده می‌کند. پروفیل بدون سرب به دمای پیک بالاتری، حدود ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد، نیاز دارد که توسط رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق نشان داده شده است. پروفیل‌ها پارامترهای حیاتی را تعریف می‌کنند: دمای پیش‌گرم و زمان، نرخ افزایش دما، زمان بالاتر از نقطه ذوب (TAL)، دمای پیک و نرخ خنک‌سازی. رعایت این پروفیل‌ها برای جلوگیری از آسیب حرارتی به بسته‌بندی پلاستیکی LED و اتصالات سیم داخلی ضروری است.

6.2 شرایط نگهداری

LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر ۳۰ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ۷۰٪ نگهداری شوند. پس از خارج کردن از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت، توصیه می‌شود فرآیند لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز در عرض ۶۷۲ ساعت (۲۸ روز) تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، LEDها باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک خشک‌کن پاک‌شده با نیتروژن نگهداری شوند. قطعاتی که بیش از ۶۷۲ ساعت نگهداری شده‌اند باید قبل از لحیم‌کاری در دمای تقریباً ۶۰ درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل ۲۴ ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده خارج شده و از "ترکیدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا بسته‌بندی LED آسیب برسانند. روش توصیه شده غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه است. تمیزکاری تهاجمی یا اولتراسونیک توصیه نمی‌شود.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED SMD نارنجی پرنور برای طیف گسترده‌ای از کاربردهایی که نیاز به چراغ‌های نشانگر واضح و قابل مشاهده دارند مناسب است. کاربردهای رایج شامل نشانگرهای وضعیت روی لوازم الکترونیکی مصرفی (روترها، پرینترها، شارژرها)، نور پس‌زمینه برای نمایشگرها یا آیکون‌های کوچک، نورپردازی داخلی خودرو، تابلوها و نشانگرهای پنل عمومی است. سازگاری آن با قرارگیری اتوماتیک، آن را برای تولید انبوه مقرون‌به‌صرفه ایده‌آل می‌کند.

7.2 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED جداگانه استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی مستقیماً از یک منبع جریان واحد (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود زیرا تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (Vf) هر LED می‌تواند باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه، روشنایی درک شده شود. مقاومت سری، جریان عبوری از هر LED را تثبیت می‌کند.

7.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. آسیب ESD می‌تواند به صورت جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم پایین یا عدم روشنایی در جریان‌های کم ظاهر شود. اقدامات پیشگیرانه باید در حین جابجایی و مونتاژ اجرا شود: پرسنل باید از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضداستاتیک استفاده کنند؛ تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شوند؛ و باید از یک یونیزه‌کننده برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است به دلیل اصطکاک جابجایی روی لنز پلاستیکی جمع شود، استفاده کرد. تأیید "روشن شدن" و Vf در جریان کم می‌تواند به شناسایی واحدهای آسیب‌دیده توسط ESD کمک کند.

8. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده کلیدی این LED استفاده از ماده نیمه‌هادی AlInGaP است که در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP استاندارد برای رنگ‌های نارنجی/قرمز، بازده و پایداری رنگ برتری ارائه می‌دهد. زاویه دید گسترده ۱۳۰ درجه‌ای آن را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند، برخلاف LEDهای با پرتو باریک، مناسب می‌سازد. انطباق آن با پروفیل‌های سختگیرانه لحیم‌کاری ریفلو (هم IR و هم فاز بخار) نشان‌دهنده ساختار بسته‌بندی مستحکمی است که قادر به تحمل تنش حرارتی مونتاژ استاندارد SMT است. سیستم باینینگ دقیق، کنترل دقیقی بر یکنواختی روشنایی در محصولات به طراحان می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λP) طول موج واحدی است که در آن توان نوری تابش شده حداکثر است. طول موج غالب (λd) از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده طول موج واحدی است که بهترین تطابق را با رنگ درک شده نور دارد. برای یک منبع تک‌رنگه مانند این LED، آن‌ها نزدیک هستند، اما λd برای مشخصه رنگ مرتبط‌تر است.

س: آیا می‌توانم این LED را در حداکثر جریان DC خود یعنی ۳۰mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

ج: اگرچه ممکن است، اما برای عمر بهینه و قابلیت اطمینان توصیه نمی‌شود. کار در یا نزدیک رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق، دمای اتصال را افزایش داده و تخریب را تسریع می‌کند. طراحان باید از شرایط عملیاتی معمول ۲۰mA یا کمتر برای تعادل بهتر بین روشنایی و طول عمر استفاده کنند.

س: چرا اگر قطعات برای مدت طولانی ذخیره شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به فرآیند پخت است؟

ج: بسته‌بندی‌های SMD پلاستیکی می‌توانند رطوبت را از جو جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند بسته‌بندی را ترک دهد یا رابط‌های داخلی را جدا کند ("ترکیدن"). پخت، این رطوبت جذب شده را خارج می‌کند.

س: چگونه مقدار مقاومت محدودکننده جریان صحیح را انتخاب کنم؟

ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (Vsupply - Vf_LED) / I_LED. برای منبع تغذیه ۵V، Vf معمول ۲.۴V و جریان مورد نظر ۲۰mA: R = (۵ - ۲.۴) / ۰.۰۲ = ۱۳۰ اهم. همیشه برای این محاسبه از حداکثر Vf از دیتاشیت (۲.۴V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت همه شرایط از مقدار مورد نظر تجاوز نمی‌کند.

10. مطالعه موردی طراحی

طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک سوئیچ شبکه با ده نشانگر LED نارنجی یکسان را در نظر بگیرید. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، طراح بین Q (۷۱-۱۱۲ mcd) را از تأمین‌کننده مشخص می‌کند. یک مدار درایو با استفاده از خط ۵V طراحی شده است. محاسبه مقاومت سری با استفاده از حداکثر Vf برابر ۲.۴V و جریان هدف ۱۸mA (کمی کمتر از مقدار معمول برای حاشیه اطمینان) به دست می‌دهد: R = (۵V - ۲.۴V) / ۰.۰۱۸A ≈ ۱۴۴ اهم. یک مقاومت استاندارد ۱۵۰ اهمی با تلرانس ۱٪ انتخاب می‌شود. ده مدار یکسان روی PCB چیده شده‌اند که هر کدام مقاومت مخصوص به خود را دارند. جای پای PCB از ابعاد پد توصیه شده پیروی می‌کند. کارخانه مونتاژ از پروفیل ریفلو بدون سرب ارائه شده استفاده می‌کند. پس از مونتاژ، هر ده LED روشنایی ثابتی در محدوده مورد انتظار بین Q نشان می‌دهند که رویکرد طراحی استفاده از مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه و انتخاب دقیق بین را تأیید می‌کند.

11. اصل عملکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. منطقه فعال از AlInGaP تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً ۲.۰V) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n و حفره‌ها از منطقه نوع p به منطقه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور تابش شده را دیکته می‌کند - در این مورد، نارنجی در حدود ۶۰۵-۶۱۱ نانومتر. لنز "شفاف آبی" به نور اجازه می‌دهد با حداقل پراکندگی از بسته‌بندی خارج شود و در نتیجه شدت محوری بالایی حاصل می‌شود.

12. روندهای فناوری

استفاده از مواد AlInGaP نشان‌دهنده یک فناوری کارآمد و تثبیت شده برای LEDهای کهربایی، نارنجی و قرمز است. روندهای جاری در صنعت شامل تلاش مداوم برای بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی) است که بازده انرژی را بهبود می‌بخشد. همچنین تمرکز بر افزایش پایداری رنگ در برابر دما و عمر عملیاتی وجود دارد. روندهای بسته‌بندی به سمت اندازه‌های کوچک‌تر در حالی که عملکرد حرارتی حفظ یا بهبود می‌یابد، هدف‌گیری می‌کنند تا جریان‌های درایو بالاتر را مدیریت کنند. علاوه بر این، ادغام با درایورهای هوشمند و توسعه LEDهای سازگار با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب با دمای حتی بالاتر، همچنان حوزه‌های فعال توسعه برای برآوردن مقررات محیطی و نیازهای تولید در حال تحول هستند.