دیتاشیت کامل LED SMD مدل LTST-C230KGKT - فناوری AlInGaP رنگ سبز - 20mA - 2.4V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک دیود نورافشان نصب سطحی (SMD LED) را ارائه می‌دهد. این محصول یک ال‌ای‌دی چیپ از نوع نصب معکوس است که از فناوری نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید نور سبز استفاده می‌کند. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار طراحی شده و با فرآیند لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز سازگار است که آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد. دستگاه بر روی نوار 8 میلی‌متری بسته‌بندی شده که بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ پیچیده شده است تا عملیات Pick-and-Place به‌صورت کارآمد انجام شود.

1.1 مزایای اصلی

• روشنایی بالا:تراشه AlInGaP شدت نور بالایی فراهم می‌کند.
• سازگاری طراحی:دارای ابعاد استاندارد بسته‌بندی EIA است.
• مطلوب برای تولید:با تجهیزات قرارگیری خودکار و فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز سازگار است.
• مطابقت زیست‌محیطی:محصول با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

مقادیر زیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• توان اتلافی (Pd):75 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (IFP):80 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم DC (IF):30 میلی‌آمپر
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت
• محدوده دمای کاری (Topr):40- تا 85+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):40- تا 85+ درجه سلسیوس
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:دمای پیک 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها عملکرد دستگاه را در شرایط کاری عادی تعریف می‌کنند که معمولاً در Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) 20mA اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (Iv):18.0 میلی‌کندلا (حداقل)، 35.0 میلی‌کندلا (معمول). با استفاده از سنسور/فیلتری اندازه‌گیری شده که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند.
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور نصف مقدار اندازه‌گیری شده بر روی محور مرکزی است.
• طول موج تابش پیک (λP):574 نانومتر.
• طول موج غالب (λd):571 نانومتر. این طول موج واحدی است که از نمودار رنگی CIE استخراج شده و به بهترین شکل رنگ درک شده توسط چشم انسان را نشان می‌دهد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.0 ولت (حداقل)، 2.4 ولت (معمول) در IF=20mA.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دستگاه‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند تا یکنواختی در کاربرد تضمین شود. کدهای دسته‌بندی برای این محصول به شرح زیر تعریف شده‌اند:

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌بندی در IF=20mA انجام شده است. تلرانس هر دسته ±0.1V است.
کد دسته 4: 1.90V - 2.00V
کد دسته 5: 2.00V - 2.10V
کد دسته 6: 2.10V - 2.20V
کد دسته 7: 2.20V - 2.30V
کد دسته 8: 2.30V - 2.40V

3.2 دسته‌بندی شدت نور

دسته‌بندی در IF=20mA انجام شده است. تلرانس هر دسته ±15% است.
کد دسته M: 18.0 mcd - 28.0 mcd
کد دسته N: 28.0 mcd - 45.0 mcd
کد دسته P: 45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

دسته‌بندی در IF=20mA انجام شده است. تلرانس هر دسته ±1nm است.
کد دسته C: 567.5 nm - 570.5 nm
کد دسته D: 570.5 nm - 573.5 nm
کد دسته E: 573.5 nm - 576.5 nm

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمولی اشاره می‌کند که برای طراحی ضروری هستند. اگرچه نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، اما معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد که برای طراحی مدار درایور مهم است.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:منحنی مشخصه IV، که برای محاسبه اتلاف توان و انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش نور خروجی ناشی از حرارت را نشان می‌دهد که برای کاربردها در شرایط محیطی متغیر بسیار مهم است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک را در 574nm و نیم‌عرض 15nm نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

دستگاه مطابق با طرح استاندارد بسته‌بندی EIA است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.10mm است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق است که طول، عرض، ارتفاع و موقعیت پایه‌ها را برای پیکربندی نصب معکوس نشان می‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت

به عنوان یک قطعه نصب معکوس، شناسایی قطبیت روی PCB بسیار مهم است. طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری در دیتاشیت به وضوح هندسه پدهای کاتد و آند را نشان می‌دهد تا جهت‌گیری صحیح در حین مونتاژ تضمین شود.

5.3 مشخصات نوار و قرقره

دستگاه بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری مطابق با استانداردهای EIA-481 عرضه می‌شود که بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. مشخصات کلیدی نوار شامل ابعاد جیب، نوار پوششی و الزامات نوار ابتدا و انتها برای اطمینان از سازگاری با تجهیزات خودکار است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو مادون قرمز پیشنهادی برای فرآیندهای بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:
- پیش‌گرم:150-200 درجه سلسیوس.
- زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
- دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
- زمان بالاتر از نقطه مایع:مطابق با منحنی پروفیل خاص (ارجاع داده شده در صفحه 3 سند اصلی).
- حد بحرانی:دستگاه نباید بیش از 10 ثانیه در معرض دمای 260 درجه سلسیوس قرار گیرد. عملیات رفلو حداکثر باید دو بار انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:
- دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس.
- زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.
- مهم:لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود.

6.3 شرایط نگهداری

• بسته‌بندی مهر و موم شده (با ماده خشک‌کن):در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. توصیه می‌شود ظرف یک سال پس از باز کردن کیسه رطوبت‌گیر استفاده شود.
• بسته‌بندی باز شده / پس از قرارگیری در معرض هوا:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. قطعات باید ظرف 672 ساعت (28 روز) پس از قرارگیری در معرض هوای محیط (MSL 2a) تحت عملیات رفلو مادون قرمز قرار گیرند. برای نگهداری طولانی‌تر، از یک ظرف درب‌سته با ماده خشک‌کن یا یک خشک‌کن نیتروژنی استفاده کنید. قطعاتی که بیش از 672 ساعت نگهداری شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای تقریباً 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت دارند.

6.4 تمیزکاری

از مواد شیمیایی نامشخص استفاده نکنید. در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، LED را در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

واحد سفارش استاندارد یک قرقره 7 اینچی حاوی 3000 قطعه است. حداقل تعداد بسته‌بندی برای مقادیر باقی‌مانده 500 قطعه اعمال می‌شود. بسته‌بندی نوار و قرقره سازگاری با خطوط مونتاژ خودکار پرسرعت را تضمین می‌کند. شماره قطعه LTST-C230KGKT مشخصات خاص این دستگاه را کدگذاری می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED برای طیف گسترده‌ای از کاربردهایی که نیاز به یک نشانگر سبز رنگ فشرده و روشن دارند، مناسب است، از جمله اما نه محدود به:
- نشانگرهای وضعیت در الکترونیک مصرفی (مانند روترها، شارژرها، لوازم خانگی).
- نور پس‌زمینه برای کلیدهای ممبران یا پنل‌های کوچک.
- نورپردازی تزئینی در فضاهای فشرده.
- نشانگرهای پنل کنترل صنعتی.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید تا جریان مستقیم را حداکثر به 30mA DC محدود کند. نقطه کاری معمول 20mA است.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که طراحی PCB امکان اتلاف حرارت را فراهم می‌کند، به ویژه اگر در نزدیکی حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا کار می‌کند، زیرا شدت نور با افزایش دما کاهش می‌یابد.
• محافظت در برابر ESD:ال‌ای‌دی‌ها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. در حین جابجایی و مونتاژ، کنترل‌های مناسب ESD مانند استفاده از مچ‌بند و میزکار زمین‌شده را پیاده‌سازی کنید.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:حداکثر ولتاژ معکوس فقط 5V است. اگر مدار LED را در معرض بایاس معکوس احتمالی قرار می‌دهد، محافظت (مانند یک دیود موازی) را لحاظ کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

عوامل کلیدی متمایزکننده این LEDطراحی نصب معکوسوفناوری AlInGaPهستند. نصب معکوس امکان مونتاژ با پروفیل پایین‌تر را فراهم می‌کند زیرا LED در سمت مخالف جهت دید روی PCB نصب می‌شود. فناوری AlInGaP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP استاندارد برای LEDهای سبز، بازدهی بالاتر و پایداری عملکرد بهتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر و رنگ یکنواخت‌تر می‌شود.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
ج: طول موج پیک (λP) طول موجی است که در آن طیف تابش حداکثر شدت را دارد (574nm). طول موج غالب (λd) یک مقدار محاسبه‌شده (571nm) از نمودار رنگی CIE است که به بهترین شکل رنگ درک شده توسط چشم انسان را نشان می‌دهد.

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3V راه‌اندازی کنم؟
ج: بله، اما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، با VF برابر 2.4V در 20mA، مقدار مقاومت خواهد بود: R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید و توان مجاز آن را بررسی کنید.

س: عبارت \"MSL 2a\" برای نگهداری به چه معناست؟
ج: سطح حساسیت رطوبت 2a نشان می‌دهد که قطعه می‌تواند تا 4 هفته (672 ساعت) در شرایط محیط کارخانه (≤60% RH، ≤30°C) قرار گیرد قبل از اینکه نیاز به پخت قبل از لحیم‌کاری رفلو داشته باشد تا از آسیب \"پاپ کورن\" جلوگیری شود.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه قابل حمل که توسط منبع USB 5V تغذیه می‌شود. نشانگر باید سبز روشن باشد و در سمت زیرین PCB نصب شود و از طریق یک پنجره کوچک قابل مشاهده باشد.

راه‌حل:LTST-C230KGKT به دلیل قابلیت نصب معکوس آن ایده‌آل است. یک مدار مقاومت سری ساده طراحی شده است: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. یک مقاومت 130Ω، 1/8W انتخاب شده است. طرح PCB از ابعاد پد پیشنهادی دیتاشیت استفاده می‌کند. LED در لایه زیرین قرار می‌گیرد و پنجره دید در محفظه با موقعیت آن تراز می‌شود. زاویه دید 130 درجه دید خوبی را تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل فناوری

این LED بر پایه ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. نسبت خاص آلومینیوم، ایندیم و گالیم در شبکه کریستالی، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، سبز (~571nm). لنز \"شفاف\" از اپوکسی یا سیلیکون ساخته شده است که حاوی مواد پخش‌کننده نیست و اجازه می‌دهد رنگ روشن و اشباع‌شده ذاتی تراشه دیده شود.

13. روندهای صنعت

روند در LEDهای نشانگر SMD به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر میلی‌آمپر)، بهبود یکنواختی رنگ از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر و افزایش قابلیت اطمینان تحت فرآیندهای لحیم‌کاری با دمای بالاتر مانند رفلو بدون سرب ادامه دارد. همچنین تلاشی برای کوچک‌سازی در حالی که عملکرد نوری حفظ یا افزایش می‌یابد، وجود دارد. بسته‌بندی‌های نصب معکوس و نمای جانبی برای دستیابی به طراحی‌های ظریف و کم‌پروفیل در الکترونیک مصرفی مدرن محبوبیت فزاینده‌ای دارند. علاوه بر این، ادغام با الکترونیک درایور (مانند ICهای تعبیه‌شده برای جریان ثابت یا کنترل رنگ) یک حوزه در حال رشد است، اگرچه این دستگاه خاص همچنان یک قطعه گسسته و استاندارد باقی می‌ماند.