دیتاشیت LTST-C230TBKT-5A LED SMD - نصب معکوس - آبی (InGaN) - 2.65-3.15V - 76mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C230TBKT-5A یک دیود نورافشان (LED) نصب‌شونده روی سطح (SMD) است که برای فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی مدرن طراحی شده است. هسته اصلی آن یک تراشه نیمه‌هادی فوق‌العاده روشن از جنس نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است که نور آبی ساطع می‌کند. یک ویژگی کلیدی متمایزکننده این قطعه، طراحی نصب معکوس آن است، به این معنی که انتشار نور اصلی از طریق سمت زیرلایه بسته‌بندی صورت می‌گیرد. این موضوع با توصیف لنز "شفاف" نشان داده می‌شود که معمولاً نسبت به لنزهای پخش‌کننده، زاویه دید گسترده‌تر یا خاص‌تری را فراهم می‌کند. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات اتوماتیک برداشت و قراردهی پرسرعت مورد استفاده در تولید انبوه سازگار است.

این محصول به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود، به این معنی که با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد. همچنین برای سازگاری با مدارهای مجتمع (IC) طراحی شده و می‌تواند فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) را تحمل کند که برای مونتاژ بردهای مدار چاپی بدون سرب (Pb-free) ضروری هستند.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

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

• توان اتلافی (Pd):76 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند به صورت گرما بدون تخریب عملکرد یا عمر مفید خود تلف کند. تجاوز از این حد، به ویژه در دمای محیط بالاتر، می‌تواند منجر به کاهش شتابان شار نوری و احتمال خرابی شود.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای مجاز است، اما تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری دقیق 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. این مقدار برای کارکرد پیوسته نیست.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای کارکرد قابل اعتماد در بلندمدت است. اکثر مشخصات الکتریکی و نوری در جریان آزمایش استاندارد 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند.
• دمای کارکرد و انبارش:این قطعه می‌تواند در محیط‌هایی از 20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس عمل کند و می‌تواند از 30- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس انبار شود.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:بسته‌بندی می‌تواند دمای پیک 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 10 ثانیه در طول لحیم‌کاری رفلو تحمل کند که با الزامات رایج فرآیندهای بدون سرب همسو است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در Ta=25°C و I_F=5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، و عملکرد LED را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):از حداقل 11.2 میلی‌کاندلا (mcd) تا حداکثر 45.0 mcd متغیر است. مقدار معمول مشخص نشده است که نشان می‌دهد عملکرد از طریق دسته‌بندی مدیریت می‌شود (به بخش 3 مراجعه کنید). شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اندازه‌گیری شده در محور (0 درجه) کاهش می‌یابد. یک زاویه دید گسترده مانند این، مشخصه LEDهای نصب معکوس یا نمای جانبی است و برای نورپردازی پس‌زمینه و کاربردهای نشانگر که نیاز به روشنایی گسترده دارند مناسب است.
• طول موج پیک (λ_P):468 نانومتر (nm). این طول موجی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):از 465.0 نانومتر تا 476.5 نانومتر متغیر است. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ نور را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود. این پارامتر مرتبط‌تر از طول موج پیک برای مشخص‌سازی رنگ است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):25 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده است که به عنوان عرض در نصف حداکثر شدت اندازه‌گیری می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در 5 میلی‌آمپر از 2.65 ولت تا 3.15 ولت متغیر است. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگامی است که جریان را هدایت می‌کند. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار درایور است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. این LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای آزمایش جریان نشتی است. اعمال ولتاژ معکوس در مدار می‌تواند به قطعه آسیب برساند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌هایی مرتب می‌شوند. LTST-C230TBKT-5A از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌ها با اعداد 1 تا 5 برچسب‌گذاری شده‌اند که هر کدام محدوده 0.1 ولتی از 2.65 ولت تا 3.15 ولت در 5 میلی‌آمپر را پوشش می‌دهند. تلرانس درون هر دسته ±0.1 ولت است. این به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با V_Fمشابه برای تقسیم جریان در آرایه‌های موازی انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور

دسته‌ها با برچسب‌های L1، L2، M1، M2، N1، N2 مشخص شده‌اند که حداقل شدت‌های آن‌ها از 11.2 mcd تا 35.5 mcd متغیر است. تلرانس هر دسته ±15% است. این امکان انتخاب بر اساس نیازهای روشنایی برای کاربرد را فراهم می‌کند.

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

دو دسته تعریف شده است: AC (465.0-470.0 نانومتر) و AD (470.0-476.5 نانومتر). تلرانس ±1 نانومتر است. این امر ثبات رنگ را درون یک دسته از LEDها تضمین می‌کند که برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای چند قسمتی یا نور پس‌زمینه مخلوط رنگی بسیار حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در متن استخراج شده ارجاع داده شده اما ارائه نشده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین LEDهایی شامل موارد زیر خواهد بود:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (I_Vدر مقابل I_F):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل گرمایش و افت بازده به صورت زیرخطی است.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (V_Fدر مقابل I_F):ویژگی نمایی I-V دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ با افزایش جریان افزایش و با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:اثر خاموشی حرارتی را نشان می‌دهد، جایی که خروجی نور با افزایش دمای محیط (و در نتیجه اتصال) کاهش می‌یابد. مدیریت حرارتی مناسب کلید حفظ روشنایی پایدار است.
• توزیع توان طیفی:نموداری که شدت نور ساطع شده را در سراسر طیف طول موج نشان می‌دهد، حول طول موج پیک 468 نانومتر با نیم‌عرض مشخصه متمرکز شده است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED با طرح استاندارد بسته‌بندی EIA مطابقت دارد. تلرانس‌های ابعادی کلیدی ±0.10 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. ردپای دقیق و ارتفاع قطعه در نقشه‌های ابعادی ارجاع داده شده در دیتاشیت تعریف شده است.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

برای LEDهای نصب معکوس، شناسایی قطبیت (کاتد/آند) معمولاً روی بالای بسته‌بندی علامت‌گذاری شده یا با شکل یا اندازه متفاوت پد خاصی در نقشه ردپا نشان داده می‌شود. دیتاشیت شامل ابعاد پیشنهادی پد لحیم‌کاری برای اطمینان از اتصال لحیم قابل اعتماد و تراز مناسب در طول رفلو است. پیروی از این توصیه‌ها برای پایداری مکانیکی و عملکرد حرارتی حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی برای فرآیندهای بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم (150-200°C)، افزایش کنترل‌شده تا دمای پیک حداکثر 260°C، و زمان بالای مایع (TAL) که تشکیل مناسب اتصال لحیم را بدون قرار دادن LED در معرض تنش حرارتی بیش از حد تضمین می‌کند. قطعه می‌تواند این دمای پیک را حداکثر به مدت 10 ثانیه تحمل کند. این پروفیل بر اساس استانداردهای JEDEC برای اطمینان از قابلیت اطمینان است.

6.2 لحیم‌کاری دستی

اگر لحیم‌کاری دستی با هویه ضروری باشد، دمای نوک هویه نباید از 300°C تجاوز کند و زمان تماس باید حداکثر به 3 ثانیه برای یک عملیات واحد محدود شود.

6.3 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری لازم باشد، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

6.4 انبارش و جابجایی

• ملاحظات ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. جابجایی باید شامل استفاده از بند مچ دست، دستکش‌های ضد استاتیک و تجهیزات زمین‌شده مناسب باشد.
• حساسیت به رطوبت:بسته‌بندی به رطوبت حساس است. هنگامی که با ماده خشک‌کننده مهر و موم شده است، باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% انبار شود و ظرف یک سال استفاده شود. پس از باز شدن، محیط انبارش نباید از 30°C و 60% رطوبت نسبی تجاوز کند. قطعاتی که بیش از 672 ساعت (سطح MSL 2a) در معرض محیط قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60°C به مدت حداقل 20 ساعت پخت شوند تا از "پف کردن" در طول رفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد، نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. حفره‌های خالی در نوار با یک نوار پوششی بالایی مهر و موم شده‌اند. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA-481 پیروی می‌کند. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای باقی‌مانده‌ها اعمال می‌شود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

طراحی نصب معکوس و زاویه دید گسترده، این LED را برای موارد زیر مناسب می‌سازد:

• نورپردازی پس‌زمینه لبه‌ای:برای نمایشگرهای LCD در الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و فضای داخلی خودرو، جایی که نور از کنار به صفحه راهنمای نور تزریق می‌شود.
• نشانگرهای وضعیت:روی پنل‌های جلویی تجهیزاتی که زاویه دید گسترده مفید است.
• نورپردازی تزئینی:در تابلوها یا نورپردازی تاکیدی که نیاز به انتشار جانبی نور است.

8.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید تا روشنایی پایدار حفظ شده و از فرار حرارتی جلوگیری شود. نقطه کار استاندارد 5-20 میلی‌آمپر DC است.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما اطمینان از یک مسیر حرارتی خوب از پدهای LED به مس PCB به حفظ عملکرد و طول عمر کمک می‌کند، به ویژه در دمای محیط یا جریان‌های درایو بالاتر.
• طراحی نوری:لنز شفاف در مقایسه با لنز پخش‌کننده، الگوی پرتو متمرکزتری ایجاد می‌کند. این موضوع را در طراحی صفحه راهنمای نور یا پخش‌کننده برای کاربردهای نور پس‌زمینه در نظر بگیرید.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی این LED در معمارینصب معکوسآن نهفته است. برخلاف LEDهای ساطع‌کننده از بالا، نور از طریق زیرلایه ساطع می‌شود که اغلب اجازه نصب با پروفیل پایین‌تر و یک زاویه دید بسیار گسترده را می‌دهد که برای تابش جانبی به صفحات راهنمای نور ایده‌آل است. استفاده از تراشهInGaNبازده و روشنایی بالایی در طیف آبی فراهم می‌کند. مطابقت با استانداردهایقراردهی اتوماتیکورفلوی IRآن را به یک قطعه جایگزین مستقیم برای خطوط مونتاژ SMT مدرن و پرحجم تبدیل می‌کند و آن را از LEDهای قدیمی سوراخ‌دار یا مونتاژ دستی متمایز می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با 20 میلی‌آمپر به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، 20 میلی‌آمپر حداکثر جریان مستقیم DC توصیه شده است. برای طول عمر بهینه و در نظر گرفتن اثرات حرارتی، کارکرد در این مقدار یا کمتر از آن، مانند جریان آزمایش استاندارد 5 میلی‌آمپر، رایج است.

س: کد دسته در شماره قطعه (مثلاً -5A) نشان‌دهنده چیست؟

ج: اگرچه در متن استخراج شده به صراحت جزئیات داده نشده است، اما پسوندهایی مانند "-5A" اغلب نشان‌دهنده ترکیب‌های خاص دسته‌بندی برای ولتاژ مستقیم، شدت نور و/یا طول موج مطابق با لیست‌های کد دسته ارائه شده است. این امکان انتخاب دقیق برای نیازهای کاربردی را فراهم می‌کند.

س: آیا برای این LED نیاز به هیت‌سینک است؟

ج: برای کارکرد در 20 میلی‌آمپر یا کمتر در شرایط محیطی معمول، مس PCB خود معمولاً هیت‌سینک کافی را فراهم می‌کند. برای دمای محیط بالا یا اگر در حداکثر مقادیر مجاز مطلق راه‌اندازی شود، تقویت طراحی حرارتی ردپای PCB توصیه می‌شود.

س: آیا می‌توانم از این برای نورپردازی خارجی خودرو استفاده کنم؟

ج: دیتاشیت بیان می‌کند که این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی با نیازمندی‌های قابلیت اطمینان استثنایی مانند نورپردازی خارجی خودرو، مشورت با سازنده برای تأیید مناسب بودن و دریافت گواهی‌های خاص درجه خودرو ضروری است.

11. مثال کاربردی عملی

مورد طراحی: نور پس‌زمینه برای نمایشگر کوچک پنل ابزار

یک طراح نیاز به نورپردازی پس‌زمینه یک LCD تک‌رنگ 2 اینچی با روشنایی یکنواخت دارد. او LTST-C230TBKT-5A را به دلیل خاصیت تابش جانبی آن انتخاب می‌کند. چهار LED در امتداد یک لبه صفحه راهنمای نور آکریلیک (LGP) قرار می‌گیرند. LEDها به صورت سری با یک درایور جریان ثابت که روی 15 میلی‌آمپر برای هر LED تنظیم شده است، راه‌اندازی می‌شوند تا جریان و روشنایی یکنواخت تضمین شود. زاویه دید گسترده 130 درجه به طور مؤثری نور را به LGP جفت می‌کند. طراح LEDهایی را از یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً M1) و دسته طول موج یکسان (مثلاً AC) انتخاب می‌کند تا ثبات روشنایی و رنگ در سراسر نمایشگر تضمین شود. چیدمان PCB از ابعاد پد پیشنهادی پیروی می‌کند و شامل اتصالات تسکین حرارتی به یک صفحه زمین برای اتلاف حرارت است.

12. معرفی اصول عملکرد

انتشار نور در این LED بر اساس الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد InGaN است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. در نیمه‌هادی‌های InGaN، این بازترکیب انرژی را عمدتاً به شکل فوتون‌های آبی آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ آبی) توسط انرژی گاف نواری آلیاژ InGaN تعیین می‌شود. طراحی "نصب معکوس" به این معنی است که تراشه به گونه‌ای نصب شده است که لایه فعال تولیدکننده نور به سمت پایین از طریق زیرلایه شفاف تراشه ساطع می‌شود، که سپس توسط لنز اپوکسی شفاف بسته‌بندی شکل داده و هدایت می‌شود.

13. روندهای توسعه

روند در LEDهای SMD مانند این، همچنان به سمت بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، ثبات رنگ بهبودیافته از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر، و قابلیت اطمینان افزایش یافته تحت شرایط دمایی و رطوبتی بالاتر ادامه دارد. فناوری بسته‌بندی در حال تکامل است تا امکان ردپای حتی کوچک‌تر را در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد، فراهم کند. همچنین تلاش قوی‌ای برای پذیرش گسترده‌تر مواد بدون سرب و بدون هالوژن برای برآورده کردن مقررات زیست‌محیطی در حال تحول جهانی وجود دارد. ادغام LEDها در فرآیندهای مونتاژ و بازرسی خودکار همچنان یک تمرکز کلیدی است که سازگاری با خطوط تولید هوشمند صنعت 4.0 را تضمین می‌کند.