دیتاشیت LED چیپ نصب معکوس LTST-C21KFKT - نارنجی - 20mA - 2.4V - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند جزئیات مشخصات یک LED چیپ با روشنایی بالا و قابلیت نصب معکوس را شرح می‌دهد که از ماده نیمه‌هادی AlInGaP استفاده کرده و نور نارنجی ساطع می‌کند. این قطعه برای فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده و در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود که آن را با سیستم‌های مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار می‌سازد. دستگاه مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود.

1.1 مزایای اصلی

• روشنایی بالا:دارای یک چیپ AlInGaP فوق‌العاده روشن است که شدت نور برتری ارائه می‌دهد.
• طراحی نصب معکوس:پکیج به طور خاص برای نصب‌هایی طراحی شده است که سطح نوردهنده به سمت PCB قرار می‌گیرد و امکان کاربردهای طراحی منحصر به فرد را فراهم می‌کند.
• سازگار با اتوماسیون:پکیج استاندارد EIA سازگاری با تجهیزات قراردهی خودکار را تضمین می‌کند.
• لحیم‌کاری مقاوم:با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار سازگار است.
• سازگاری با IC:می‌تواند مستقیماً توسط خروجی‌های مدار مجتمع با محدودیت جریان مناسب راه‌اندازی شود.

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای طیف گسترده‌ای از کاربردهایی که نیاز به یک نشانگر نارنجی روشن و فشرده دارند مناسب است. کاربردهای معمول شامل نشانگرهای وضعیت در الکترونیک مصرفی، نور پس‌زمینه کلیدها و پنل‌ها، نورپردازی داخلی خودرو و انواع نمایشگرهای ابزار دقیق می‌شود. قابلیت نصب معکوس آن به ویژه برای کاربردهایی مفید است که LED در سمت مخالف جهت دید روی PCB نصب می‌شود.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق مجاز

تنش‌های فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شوند. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (Pd):75 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (I_F(پیک)):80 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر DC
• کاهش جریان مجاز:کاهش خطی از دمای 50 درجه سلسیوس با نرخ 0.4 میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت
• محدوده دمای کاری (T_opr):55- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای انبارش (T_stg):55- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه (IR/موج) یا 215 درجه سلسیوس به مدت 3 دقیقه (فاز بخار).

2.2 ویژگی‌های الکترو-نوری

پارامترهای عملکردی معمول در Ta=25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):180 میلی‌کاندلا (معمول). با یک سنسور/فیلتر که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند اندازه‌گیری شده است.
• زاویه دید (2θ_1/2):70 درجه. به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد.
• طول موج پیک (λ_P):611 نانومتر (معمول). نقطه حداکثر توان طیفی.
• طول موج غالب (λ_d):605 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که رنگ درک شده را توصیف می‌کند و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):17 نانومتر (معمول). عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) طیف تابش.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.4 ولت (معمول)، با حداکثر 2.4 ولت در I_F=20 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت.
• ظرفیت خازنی (C):40 پیکوفاراد (معمول) اندازه‌گیری شده در V_F=0 ولت، f=1 مگاهرتز.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

شدت نور LEDها برای اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولیدی، دسته‌بندی می‌شود. کد دسته بخشی از انتخاب کامل شماره قطعه است.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در شرایط آزمایش استاندارد I_F= 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شود. تلرانس درون هر دسته +/-15% است.

• دسته Q:71.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 112.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• دسته R:112.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 180.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• دسته S:180.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 280.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• دسته T:280.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 450.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)

این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه روشنایی مناسب برای کاربرد خود را انتخاب کنند و بین هزینه و عملکرد تعادل برقرار کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 6)، تحلیل زیر بر اساس داده‌های جدولی ارائه شده و فیزیک استاندارد LED است.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

ولتاژ مستقیم معمول 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر نشان می‌دهد که این یک LED استاندارد AlInGaP است. رابطه I-V نمایی است که مشخصه یک دیود نیمه‌هادی است. کارکرد به طور قابل توجهی بالاتر از جریان توصیه شده باعث افزایش سریع دمای اتصال و تخریب تسریع‌شده می‌شود.

4.2 وابستگی دمایی

کاهش جریان مجاز مشخص شده 0.4 میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس بالای 50 درجه سلسیوس برای قابلیت اطمینان حیاتی است. با افزایش دمای اتصال، حداکثر جریان پیوسته مجاز به صورت خطی کاهش می‌یابد تا از فرار حرارتی جلوگیری شود. شدت نور و ولتاژ مستقیم نیز با افزایش دما کاهش می‌یابند که برای LEDها معمول است.

4.3 ویژگی‌های طیفی

با طول موج پیک 611 نانومتر و طول موج غالب 605 نانومتر، این LED در ناحیه نارنجی طیف مرئی نور ساطع می‌کند. پهنای باند طیفی نسبتاً باریک 17 نانومتر منجر به یک رنگ نارنجی اشباع‌شده و خالص می‌شود. تفاوت بین طول موج پیک و غالب به دلیل شکل منحنی پاسخ فوتوپیک چشم انسان است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و قطبیت

این LED با فوت‌پرینت استاندارد EIA برای LED چیپ مطابقت دارد. نقشه‌های ابعادی دقیق برای خود قطعه در دیتاشیت ارائه شده است. طراحی نصب معکوس به این معنی است که سطح نوردهنده اصلی طوری طراحی شده که به سمت برد مدار چاپی نصب شود. قطبیت توسط علامت‌گذاری روی پکیج یا ساختار داخلی دی مشخص می‌شود؛ جهت‌گیری صحیح برای عملکرد ضروری است.

5.2 طرح پد لحیم توصیه شده

یک الگوی لند (هندسه پد لحیم) پیشنهادی ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در حین ریفلو تضمین شود. رعایت این توصیه‌ها به جلوگیری از پدیده "تومبستونینگ" (ایستادن قطعه روی لبه) کمک کرده و تراز مناسب و تخلیه حرارتی را تضمین می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل‌های لحیم‌کاری ریفلو

دیتاشیت دو پروفایل ریفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی ارائه می‌دهد: یکی برای فرآیندهای لحیم استاندارد SnPb و دیگری برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (مثلاً SnAgCu).

• فرآیند بدون سرب:نیاز به دمای پیک بالاتری دارد، معمولاً تا 260 درجه سلسیوس، که حداکثر به مدت 5 ثانیه حفظ می‌شود. زمان بالای نقطه ذوب (TAL) و نرخ افزایش دما برای جلوگیری از شوک حرارتی حیاتی هستند.
• ملاحظات:قطعه نباید پس از فرآیند ریفلو اولیه تحت لحیم‌کاری موجی یا دستی قرار گیرد، زیرا پکیج پلاستیکی ممکن است در برابر قرارگیری دوم در دمای بالا مقاومت نکند.

6.2 انبارش و نگهداری

• شرایط انبارش:انبارش در دمای زیر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 70% توصیه می‌شود. قطعاتی که از کیسه ضد رطوبت خارج شده‌اند باید ظرف یک هفته استفاده شوند.
• پخت:اگر قطعات بیش از یک هفته در معرض شرایط محیطی قرار گرفته‌اند، قبل از لحیم‌کاری، پخت در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت توصیه می‌شود تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.
• تمیزکاری:اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط از حلال‌های مشخص شده مانند ایزوپروپیل الکل یا اتیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه استفاده کنید. مواد شیمیایی خشن یا نامشخص می‌توانند به لنز پلاستیکی و پکیج آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته، مهر و موم شده با نوار پوششی و پیچیده شده روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شوند.

• فاصله پاکت: 8mm.
• تعداد در هر قرقره:3000 عدد (قرقره کامل استاندارد).
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با ANSI/EIA-481-1-A.
• قطعات مفقود شده:حداکثر دو پاکت خالی متوالی طبق مشخصات مجاز است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای عملکرد پایدار و یکنواخت:

• درایو جریان ثابت:روش توصیه شده استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED است، همانطور که در "مدار A" دیتاشیت نشان داده شده است. این امر تغییرات طبیعی در ولتاژ مستقیم (V_F) از یک LED به LED دیگر را جبران می‌کند.
• از اتصال مستقیم موازی اجتناب کنید:اتصال مستقیم چندین LED به صورت موازی ("مدار B") توصیه نمی‌شود. LED با کمترین V_Fجریان بیشتری می‌کشد، که به طور بالقوه آن را تحت تنش بیش از حد قرار داده و بقیه را کم‌نورتر می‌کند که منجر به روشنایی ناهموار و کاهش قابلیت اطمینان می‌شود.
• محاسبه جریان:مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. با استفاده از V_Fمعمول 2.4 ولت و I_Fمورد نظر 20 میلی‌آمپر با منبع 5 ولت، R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 اهم به دست می‌آید. ریتینگ توان مقاومت باید I_F²* R باشد.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این LED در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک آسیب‌پذیر است. اقدامات احتیاطی اجباری شامل موارد زیر است:

• اپراتورها باید از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند.
• تمام ایستگاه‌های کاری، ابزارها و تجهیزات باید به درستی زمین شده باشند.
• از یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیکی که می‌تواند در حین نگهداری روی لنز پلاستیکی ایجاد شود استفاده کنید.
• LEDهای آسیب دیده از ESD ممکن است نشتی جریان بالا، کاهش خروجی نور یا خرابی کامل را نشان دهند.

8.3 مدیریت حرارتی

اگرچه یک قطعه کوچک است، اما باید اتلاف توان (تا 75 میلی‌وات) در نظر گرفته شود. اطمینان حاصل کنید که PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند، به ویژه اگر در نزدیکی حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا کار می‌کند. پدها و ترک‌های مسی به عنوان هیت سینک عمل می‌کنند. منحنی کاهش جریان مجاز برای کاربردهای بالای دمای محیط 50 درجه سلسیوس باید رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای چیپ استاندارد با تابش از بالا، این نوع نصب معکوس یک مزیت مکانیکی کلیدی برای چیدمان‌های خاص PCB ارائه می‌دهد که در آن نشانگر باید از سمت مخالف قرارگیری قطعه مشاهده شود. استفاده از فناوری AlInGaP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازدهی بالاتر و تابش نارنجی/قرمز روشن‌تری ارائه می‌دهد که منجر به دید بهتر در جریان‌های پایین‌تر می‌شود.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

No.اتصال مستقیم یک LED به یک منبع ولتاژ یک علت رایج خرابی فوری است. ولتاژ مستقیم یک آستانه ثابت نیست، بلکه مشخصه جریان عبوری از آن است. بدون یک مقاومت برای محدود کردن جریان، LED جریان بیش از حدی می‌کشد که منجر به گرمایش بیش از حد سریع و تخریب می‌شود.

10.2 چرا بین طول موج پیک و غالب تفاوت وجود دارد؟

طول موج پیک (λ_P) نقطه فیزیکی حداکثر خروجی انرژی از چیپ LED است. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه‌شده بر اساس نحوه درک رنگ آن طیف توسط چشم انسان است. این طول موج واحد یک رنگ طیفی خالص را نشان می‌دهد که به نظر می‌رسد دارای همان فام باشد. برای LEDهای نارنجی/قرمز، طول موج غالب اغلب به دلیل منحنی حساسیت چشم، کمی کوتاه‌تر از طول موج پیک است.

10.3 "نصب معکوس" برای طراحی PCB به چه معناست؟

به این معنی است که LED با سطح نوردهنده اصلی خود رو بهپایینبه سمت PCB نصب می‌شود. نور از طریق زیرلایه خارج می‌شود یا منعکس می‌شود. این امر نیاز به یک روزنه یا لوله نور متناظر در PCB یا محفظه دارد تا نور از سمت مخالف دیده شود. پدهای لحیم و فوت‌پرینت استاندارد هستند، اما مسیر نوری باید بر این اساس طراحی شود.

11. مثال کاربردی عملی

11.1 نشانگر وضعیت پنل جلویی با نصب پشت PCB

یک آمپلی‌فایر صوتی مصرفی با پنل جلویی آلومینیوم برس‌خورده را در نظر بگیرید. طراحان می‌خواهند یک نشانگر قدرت نارنجی کوچک و ظریف داشته باشند. به جای نصب یک LED روی جلوی PCB کنترل در پشت یک سوراخ در پنل، می‌توانند از این LED نصب معکوس استفاده کنند. LED رویپشتPCB کنترل لحیم می‌شود. یک سوراخ کوچک و دقیقاً سوراخ‌شده در PCB اجازه می‌دهد نور از LED نصب معکوس عبور کند. پنل جلویی دارای یک روزنه کوچک متناظر است یا از یک نشانه نیمه‌شفاف استفاده می‌کند. این یک نشانگر صاف و همسطح ایجاد می‌کند که هیچ برآمدگی قطعه قابل مشاهده‌ای ندارد، مونتاژ را ساده کرده و زیبایی شناسی را بهبود می‌بخشد.

12. اصل عملکرد

این LED بر اساس فناوری نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل اتصال دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از مواد نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار به صورت تابشی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، نارنجی (~605-611 نانومتر). چیپ در یک لنز اپوکسی شفاف آب محصور شده است که دی نیمه‌هادی را محافظت کرده و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد (زاویه دید 70 درجه).

13. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای نشانگر به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) است که امکان روشنایی معادل در جریان درایو پایین‌تر را فراهم کرده، مصرف برق و بار حرارتی را کاهش می‌دهد. همچنین حرکت به سمت تلرانس‌های دسته‌بندی دقیق‌تر برای هر دو رنگ و شدت نور وجود دارد تا یکنواختی در کاربردهایی که از چندین LED استفاده می‌کنند، مانند نمایشگرهای تمام رنگی یا آرایه‌های نور پس‌زمینه تضمین شود. بسته‌بندی برای عملکرد حرارتی بهتر و سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب و دمای بالا همچنان در حال تکامل است. پکیج‌های نصب معکوس و نمای جانبی با نازک‌تر شدن دستگاه‌های الکترونیکی و نیاز طراحی صنعتی به راه‌حل‌های نورپردازی یکپارچه‌تر، رایج‌تر می‌شوند.