دیتاشیت فنی LED چیپ نصب معکوس LTST-C230KSKT - زرد - 20mA - 2.4V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک LED چیپ با روشنایی بالا و نصب معکوس را که از فناوری AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) بهره می‌برد، شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نصب سطحی طراحی شده و دارای لنز شفاف آبی است که نور زرد ساطع می‌کند. این محصول بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده بر روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود که آن را کاملاً با سیستم‌های مونتاژ اتوماتیک پیک اند پلیس و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) سازگار می‌سازد. محصول مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود.

1.1 ویژگی‌های اصلی و بازار هدف

ویژگی‌های اصلی این LED شامل طراحی نصب معکوس آن است که می‌تواند برای چیدمان‌های نوری یا مکانیکی خاص مفید باشد، و استفاده از چیپ AlInGaP فوق‌العاده روشن است که به دلیل بازدهی و پایداری بالا شناخته شده است. پکیج مطابق با استانداردهای EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) است که سازگاری گسترده را تضمین می‌کند. ویژگی‌های درایو سازگار با I.C. (مدار مجتمع) آن، آن را برای اتصال مستقیم به خروجی‌های میکروکنترلر یا مدارهای درایور مناسب می‌سازد. این LED برای کاربردهای الکترونیک مصرفی، نشانگرهای صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و نور پس‌زمینه عمومی که نیاز به مونتاژ اتوماتیک قابل اطمینان دارند، هدف‌گیری شده است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• تلفات توان (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که پکیج LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):80 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پیوسته توصیه شده برای عملکرد بلندمدت قابل اطمینان است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• محدوده دمای کارکرد و نگهداری:55- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه برای کارکرد و نگهداری در این محدوده وسیع دمای صنعتی درجه‌بندی شده است.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه، مطابق با پروفیل‌های لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (Pb-free).

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در Ta=25°C و I_F=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):18.0 - 60.0 میلی‌کاندلا (mcd). شدت واقعی باین شده است (به بخش 3 مراجعه کنید). اندازه‌گیری از منحنی پاسخ چشم CIE پیروی می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده الگوی انتشار نور پخش و غیرمتمرکز است که برای نورپردازی منطقه‌ای مناسب است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):588 نانومتر. این طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):587 نانومتر. برگرفته از نمودار رنگی CIE، این طول موج منفرد به بهترین شکل رنگ درک شده (زرد) LED را نشان می‌دهد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر. این پهنای باند باریک مشخصه LEDهای AlInGaP است که خلوص رنگ اشباع شده را فراهم می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.0V (حداقل)، 2.4V (معمول) در 20mA. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V.
• ظرفیت خازنی (C):40 پیکوفاراد (معمول) در V_F=0V، f=1MHz. برای کاربردهای سوئیچینگ سرعت بالا مرتبط است.

3. توضیح سیستم باینینگ

شدت نور LEDها برای اطمینان از یکنواختی، در بین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شود. کد بین یک محدوده حداقل و حداکثر شدت نور اندازه‌گیری شده در 20mA را تعریف می‌کند. تلرانس درون هر بین +/-15% است.

• بین M:18.0 - 28.0 میلی‌کاندلا
• بین N:28.0 - 45.0 میلی‌کاندلا
• بین P:45.0 - 71.0 میلی‌کاندلا
• بین Q:71.0 - 112.0 میلی‌کاندلا
• بین R:112.0 - 180.0 میلی‌کاندلا

این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود را انتخاب کنند و یکنواختی بصری در آرایه‌های چند LED را تضمین نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1، شکل 5)، منحنی‌های معمول برای چنین LEDهایی شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان را نشان می‌دهد. ولتاژ زانو حدود 2.0-2.4V است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:شدت نور تقریباً به صورت خطی با جریان تا حداکثر جریان مجاز افزایش می‌یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:شدت نور معمولاً با افزایش دمای محیط به دلیل کاهش بازده کوانتومی و افزایش بازترکیب غیرتابشی کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی:نموداری که خروجی نور در مقابل طول موج را نشان می‌دهد، با پیک در 588nm و نیم‌عرض 15nm.
• الگوی زاویه دید:یک نمودار قطبی که زاویه دید کامل 130 درجه را نشان می‌دهد، جایی که شدت نور به نصف مقدار روی محور می‌رسد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

LED در یک پکیج استاندارد SMD عرضه می‌شود. دیتاشیت شامل نقشه‌های ابعادی دقیق (بر حسب میلی‌متر) برای خود قطعه است. نکات مکانیکی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تلرانس روی اکثر ابعاد ±0.10mm است.
• پکیج برای نصب معکوس طراحی شده است.
• ابعاد پیشنهادی پد لحیم برای اطمینان از اتصال لحیم قابل اطمینان و تراز مناسب در حین ریفلو ارائه شده است.
• قطبیت روی دستگاه نشان داده شده است که برای نصب صحیح حیاتی است.

5.1 بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری که با یک نوار پوششی بالا مهر و موم شده، عرضه می‌شوند و بر روی قرقره‌های به قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده‌اند.

• تعداد در هر قرقره:3000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• استانداردهای بسته‌بندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481.
• قطعات مفقود شده:حداکثر دو جیب خالی متوالی در هر قرقره طبق استاندارد مجاز است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو IR پیشنهادی برای فرآیندهای بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرم:150-200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (در پیک):حداکثر 10 ثانیه. LED نباید بیش از دو بار تحت ریفلو قرار گیرد.

این پروفیل بر اساس استانداردهای JEDEC است. طراحان باید فرآیند مونتاژ PCB خاص خود را با در نظر گرفتن طراحی برد، خمیر لحیم و ویژگی‌های فر، مشخص‌سازی کنند.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
• فقط به یک چرخه لحیم‌کاری محدود شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری:

• فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید: الکل اتیلی یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی.
• زمان غوطه‌وری باید کمتر از یک دقیقه باشد.
• مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج LED آسیب برساند.

6.4 شرایط نگهداری

• بسته بندی شده (با ماده خشک‌کن):در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. ظرف یک سال استفاده شود.
• بسته باز شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. برای قطعات خارج شده از بسته‌بندی ضد رطوبت، توصیه می‌شود ریفلو IR ظرف 672 ساعت (28 روز، MSL 2a) تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (خارج از کیسه):در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود. اگر بیش از 672 ساعت نگهداری شده است، قبل از لحیم‌کاری حداقل 20 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخت شود تا رطوبت جذب شده حذف و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

• نشانگرهای وضعیت:روی الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و تجهیزات شبکه.
• نور پس‌زمینه:برای کلیدهای روی صفحه کلید، سوئیچ‌های غشایی یا پنل‌های LCD کوچک.
• نورپردازی داخلی خودرو:برای آیکون‌های داشبورد، نورپردازی سوئیچ‌ها یا نورپردازی محیطی.
• نشانگرهای پنل صنعتی:ارائه وضعیت بصری واضح در پنل‌های کنترل.

7.2 روش درایو و طراحی مدار

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از خروجی نور پایدار و طول عمر طولانی:

• همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.مستقیماً به یک منبع ولتاژ وصل نکنید.
• مقاومت سری را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید.
• به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و هدف I_F=20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. یک مقاومت استاندارد 130Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود.
• برای تنظیم نور PWM (مدولاسیون عرض پالس)، اطمینان حاصل کنید که فرکانس به اندازه کافی بالا (>100Hz) است تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.

7.3 اقدامات احتیاطی تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به ESD حساس هستند. همیشه در حین جابجایی و مونتاژ این اقدامات احتیاطی را رعایت کنید:

• از مچ‌بند زمین شده یا دستکش ضد استاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام ایستگاه‌های کاری، ابزارها و ماشین‌آلات به درستی زمین شده‌اند.
• LEDها را در بسته‌بندی ایمن ESD نگهداری و حمل کنید.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای سنتی ترو-هول یا انواع دیگر SMD، این دستگاه چندین مزیت ارائه می‌دهد:

• طراحی نصب معکوس:انعطاف‌پذیری برای طراحی نوری که در آن سطح نورساز نیاز به نزدیک‌تر بودن به PCB یا برای زوایای استخراج نور خاص دارد، فراهم می‌کند.
• فناوری AlInGaP:در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی نور زرد روشن‌تر و یکنواخت‌تر می‌شود.
• سازگاری کامل SMD:بسته‌بندی نوار و قرقره و سازگاری با ریفلو IR، مونتاژ اتوماتیک پرسرعت و کم‌هزینه را ممکن می‌سازد و زمان تولید و احتمال خطای دستی را کاهش می‌دهد.
• زاویه دید گسترده:زاویه 130 درجه، نورپردازی گسترده و یکنواخت به جای یک پرتو باریک ارائه می‌دهد که برای کاربردهای نشانگر ایده‌آل است.

9. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

سوال 1: تفاوت بین طول موج پیک (588nm) و طول موج غالب (587nm) چیست؟

پاسخ 1: طول موج پیک نقطه فیزیکی حداکثر خروجی طیفی است. طول موج غالب یک مقدار محاسبه شده از رنگ‌سنجی است که بهترین تطابق را با درک چشم انسان از رنگ دارد. این دو اغلب برای LEDهای تک‌رنگ مانند این یکی بسیار نزدیک هستند.

سوال 2: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 30mA درایو کنم؟

پاسخ 2: بله، 30mA حداکثر جریان مستقیم DC مجاز است. با این حال، برای طول عمر بهینه و در نظر گرفتن دمای محیط بالا، درایو کردن آن در یا زیر مقدار معمول 20mA توصیه می‌شود. همیشه مدیریت حرارتی روی PCB را در نظر بگیرید.

سوال 3: "نصب معکوس" به چه معناست؟

پاسخ 3: در یک LED SMD استاندارد، لنز به سمت دور از PCB است. در طراحی نصب معکوس، LED به گونه‌ای طراحی شده که با لنز رو بهسمتPCB نصب شود. این اغلب نیاز به یک سوراخ یا دهانه در PCB برای خروج نور دارد و امکان یکپارچه‌سازی نوری منحصر به فرد را فراهم می‌کند.

سوال 4: چگونه کد بین در شماره قطعه را تفسیر کنم؟

پاسخ 4: کد بین (مثلاً KSKT) به طور کامل در این بخش توضیح داده نشده است اما معمولاً با محدوده‌های خاصی از شدت نور و گاهی رنگ‌سنجی مطابقت دارد. لیست بین جداگانه ارائه شده (M, N, P, Q, R) برای مشخص کردن درجه شدت سفارش داده شده استفاده می‌شود. برای نقشه‌برداری دقیق پسوند شماره قطعه، به سند باینینگ کامل سازنده مراجعه کنید.

10. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت زرد کم‌مصرف برای یک دستگاه قابل حمل که توسط ریل میکروکنترلر 3.3V تغذیه می‌شود.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان:برای مصرف توان کم در حالی که دید خوب حفظ می‌شود، یک جریان درایو 10mA انتخاب کنید. طبق منحنی‌های معمول، شدت نور در 10mA تقریباً متناسب با جریان خواهد بود (تقریباً نصف مقدار 20mA).
2. محاسبه مقاومت:با استفاده از V_Fمعمول = 2.4V و منبع = 3.3V. R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 91 Ω است.
3. بررسی تلفات توان:توان در LED: P_LED= V_F* I_F= 2.4V * 0.01A = 24 mW، که به خوبی زیر حداکثر 75 mW است. توان در مقاومت: P_R= (0.01A)^2 * 91Ω = 9.1 mW.
4. چیدمان PCB:ابعاد پد لحیم پیشنهادی از دیتاشیت را دنبال کنید. اطمینان حاصل کنید که علامت‌گذاری قطبیت روی فوت‌پرینت با علامت کاتد LED مطابقت دارد. در صورت استفاده از ویژگی نصب معکوس، یک دهانه مناسب در PCB زیر محل LED طراحی کنید.
5. ESD و مونتاژ:اقدامات احتیاطی ESD را در راهنمای مونتاژ مشخص کنید. از پارامترهای پروفیل ریفلو توصیه شده به عنوان نقطه شروع برای صلاحیت‌یابی فرآیند استفاده کنید.

11. معرفی اصل فناوری

LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlInGaP است که بر روی یک زیرلایه رشد یافته است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوندگاه p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند و در آنجا بازترکیب می‌شوند. در یک ماده با گاف نواری مستقیم مانند AlInGaP، این بازترکیب انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص نور زرد (~587-588 nm) توسط انرژی گاف نواری ترکیب آلیاژ AlInGaP تعیین می‌شود. لنز اپوکسی شفاف آبی، چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی را فراهم می‌کند، خروجی نور را شکل می‌دهد (زاویه دید 130 درجه) و بازده استخراج نور را افزایش می‌دهد.

12. روندهای صنعت

بازار LEDهای SMD همچنان به سمت موارد زیر در حال تکامل است:

• بازدهی بالاتر:لومن بیشتر در هر وات (lm/W)، کاهش مصرف انرژی برای همان خروجی نور.
• کوچک‌سازی:اندازه پکیج کوچک‌تر (مثلاً 0402، 0201) که امکان چگالی بالاتر روی PCB را فراهم می‌کند.
• بهبود یکنواختی رنگ:تلرانس‌های باینینگ سخت‌تر برای هر دو شدت و مختصات رنگ‌سنجی، که برای کاربردهای نیازمند ظاهر یکنواخت حیاتی است.
• قابلیت اطمینان بهبود یافته:عملکرد بهتر در دمای بالا و رطوبت، افزایش طول عمر عملیاتی در محیط‌های سخت مانند خودرو.
• راه‌حل‌های یکپارچه:LEDهایی با مقاومت‌های محدودکننده جریان داخلی، دیودهای زنر برای محافظت ESD، یا حتی ICهای درایور، که طراحی مدار را ساده می‌کنند.

این LED AlInGaP نصب معکوس، یک راه‌حل بالغ و قابل اطمینان در این روند گسترده‌تر است که تعادلی از عملکرد، هزینه و قابلیت تولید برای طیف وسیعی از کاربردهای نشانگر ارائه می‌دهد.