دیتاشیت LED SMD نصب معکوس LTST-C230TGKT - سبز 530nm - 3.2V - 76mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک دیود نورافشان (LED) با روشنایی بالا از نوع نصب سطحی (SMD) با قابلیت نصب معکوس را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه از یک تراشه نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور سبز استفاده می‌کند. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار طراحی شده و با فرآیند لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) سازگار است که آن را برای تولید انبوه الکترونیک مناسب می‌سازد. LED بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده بر روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود و از استاندارد بسته‌بندی EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) برای جابجایی و قرارگیری یکنواخت تبعیت می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• مطابق با RoHS و محصول سبز:بدون استفاده از مواد خطرناکی مانند سرب، جیوه و کادمیوم تولید شده و مقررات زیست‌محیطی را رعایت می‌کند.
• طراحی نصب معکوس:پکیج برای نصب‌هایی طراحی شده است که سطح نوردهنده به سمت برد مدار چاپی (PCB) قرار می‌گیرد و امکان طراحی‌های نوری خاص یا چیدمان‌های صرفه‌جویانه در فضا را فراهم می‌کند.
• تراشه InGaN فوق‌پرنور:سیستم ماده InGaN امکان بازده نوری بالا و خروجی رنگ سبز کاملاً تعریف‌شده را فراهم می‌کند.
• سازگاری با اتوماسیون:بسته‌بندی نوار و قرقره و فوت‌پرینت استاندارد، سازگاری با تجهیزات اتوماتیک برداشت و قراردهی سرعت بالا را تضمین می‌کند.
• قابل لحیم‌کاری ریفلو:در برابر پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز مورد استفاده در خطوط مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) مقاوم است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• توان تلف شده (Pd):76 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (I_F(پیک)):100 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر
• محدوده دمای کاری (T_opr):20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):30- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:دمای پیک 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکرد معمول اندازه‌گیری شده در دمای محیط (T_a) 25 درجه سلسیوس تحت شرایط آزمایش مشخص شده هستند.

• شدت نور (I_V):از حداقل 71.0 mcd تا حداکثر 450.0 mcd در جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر متغیر است. با استفاده از سنسوری 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 پیک (روی محور) کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λ_P):530 نانومتر. طول موجی که در آن توان خروجی طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):525 نانومتر (معمول). این طول موج واحدی است که چشم انسان به عنوان رنگ LED درک می‌کند و از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):35 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای منبع نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 3.20 ولت، با محدوده 2.80 ولت تا 3.60 ولت در I_F= 20 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود.مهم:این LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر آزمایش فقط برای مشخص‌سازی نشتی است.

2.3 احتیاط تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به تخلیه الکترواستاتیک و موج‌های ولتاژ حساس است. اقدامات کنترلی مناسب ESD در حین جابجایی اجباری است، از جمله استفاده از بند مچ زمین‌شده، دستکش‌های ضداستاتیک و اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات برای جلوگیری از خرابی پنهان یا فاجعه‌بار.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌های (بین) مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای کاربردی خاص را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (واحد: ولت در 20mA)

تلرانس هر بین ±0.1 ولت است.

• D7:2.80 – 3.00 ولت
• D8:3.00 – 3.20 ولت
• D9:3.20 – 3.40 ولت
• D10:3.40 – 3.60 ولت

3.2 باینینگ شدت نور (واحد: mcd در 20mA)

تلرانس هر بین ±15% است.

• Q:71.0 – 112.0 mcd
• R:112.0 – 180.0 mcd
• S:180.0 – 280.0 mcd
• T:280.0 – 450.0 mcd

3.3 باینینگ طول موج غالب (واحد: نانومتر در 20mA)

تلرانس هر بین ±1 نانومتر است.

• AP:520.0 – 525.0 نانومتر
• AQ:525.0 – 530.0 نانومتر
• AR:530.0 – 535.0 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمول (مانند شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم، ولتاژ مستقیم در مقابل دما، توزیع طیفی) ارجاع می‌دهد. این منحنی‌ها برای درک رفتار قطعه تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.

• منحنی‌های I-V/L-I:رابطه بین جریان مستقیم (I_F)، ولتاژ مستقیم (V_F) و خروجی نور (شدت نور) را نشان می‌دهند. خروجی نور عموماً با جریان متناسب است، اما بازده در جریان‌های بسیار بالا به دلیل گرمایش ممکن است کاهش یابد.
• وابستگی دمایی:ولتاژ مستقیم معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد، در حالی که شدت نور نیز کاهش می‌یابد. طراحان باید مدیریت حرارتی را برای حفظ روشنایی یکنواخت در نظر بگیرند.
• توزیع طیفی:نموداری که توان خروجی نور را در طول‌موج‌ها نشان می‌دهد، حول طول موج پیک 530 نانومتر با نیم‌عرض معمول 35 نانومتر متمرکز شده است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED در یک پکیج استاندارد SMD عرضه می‌شود. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.10 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نقشه شامل اندازه‌گیری‌های کلیدی مانند طول کلی، عرض، ارتفاع و اندازه/موقعیت پدهای کاتد/آند است.

5.2 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک الگوی لند PCB (فوت‌پرینت) توصیه‌شده ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در حین ریفلو تضمین شود. رعایت این الگو به جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" (ایستادن قطعه روی لبه) کمک کرده و تراز صحیح را تضمین می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

قطعه دارای علامت یا ویژگی فیزیکی (مانند یک شکاف، گوشه اریب یا یک نقطه) برای شناسایی کاتد است. قطبیت صحیح باید در حین طراحی PCB و مونتاژ رعایت شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو مادون قرمز پیشنهادی برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:150–200 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 120 ثانیه برای گرم کردن تدریجی برد و فعال‌سازی فلاکس.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:قطعه باید حداکثر به مدت 10 ثانیه در معرض دمای پیک قرار گیرد. لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

این پروفیل بر اساس استانداردهای JEDEC است تا مونتاژ قابل اطمینان بدون آسیب به پکیج LED تضمین شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی (در صورت لزوم)

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه کنترل دمایی استفاده کنید:

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

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید تا از آسیب به لنز پلاستیکی و پکیج جلوگیری شود. عوامل توصیه شده اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق معمولی هستند. زمان غوطه‌وری باید کمتر از یک دقیقه باشد. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید مگر اینکه به صراحت برای این قطعه ایمن تأیید شده باشد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

• عرض نوار حامل:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ.
• تعداد در هر قرقره:3000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• مهر و موم جیب:جیب‌های خالی با نوار پوششی مهر و موم می‌شوند.
• قطعات مفقود:طبق مشخصات (ANSI/EIA 481) حداکثر دو LED مفقود متوالی مجاز است.

8. نگهداری و جابجایی

• بسته‌بندی مهر و موم شده:در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شود. عمر قفسه یک سال است هنگامی که در کیسه رطوبت‌گیر اصلی با ماده خشک‌کن نگهداری شود.
• بسته‌بندی باز شده:برای قطعات خارج شده از کیسه مهر و موم شده، محیط نگهداری نباید از 30 درجه سلسیوس و 60% RH تجاوز کند. توصیه می‌شود لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز حداکثر ظرف 672 ساعت (28 روز، MSL 2a) از زمان قرارگیری در معرض هوا تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، از یک ظرف درب‌سته با ماده خشک‌کن یا یک دسیکاتور نیتروژن استفاده کنید. قطعاتی که بیش از 672 ساعت در معرض هوا قرار گرفته‌اند، باید قبل از مونتاژ تقریباً در دمای 60 درجه سلسیوس حداقل به مدت 20 ساعت پخت شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "ترکیدن" (پاپ‌کورنینگ) در حین ریفلو جلوگیری شود.

9. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

9.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED سبز پرنور برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نیازمند نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه یا نورپردازی تزئینی مناسب است، از جمله:

• الکترونیک مصرفی (مانند نشانگرها روی لوازم خانگی، تجهیزات صوتی).
• پنل‌های کنترل صنعتی و رابط‌های انسان-ماشین (HMI).
• نورپردازی داخلی خودرو (کاربردهای غیرحیاتی، مشروط به تأیید صلاحیت بیشتر).
• تابلوها و نوارهای نور تزئینی.

نکته حیاتی:این محصول برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ایمنی)، مشورت با سازنده برای بررسی مناسب بودن و الزامات قابلیت اطمینان اضافی قبل از طراحی ضروری است.

9.2 طراحی مدار

• محدودکننده جریان:LED یک قطعه جریان‌محور است. همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید تا از تجاوز از حداکثر جریان مستقیم DC (20 میلی‌آمپر) جلوگیری شود. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F.
• انتخاب ولتاژ:در طراحی خود بین ولتاژ مستقیم (D7-D10) را در نظر بگیرید تا تنظیم جریان مناسب در تمام واحدها، به ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت سری، تضمین شود.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:از آنجایی که قطعه برای کار معکوس طراحی نشده است، اطمینان حاصل کنید که طراحی‌های مدار از اعمال هرگونه بایاس معکوس روی LED جلوگیری می‌کنند. در مدارهایی که امکان ولتاژ معکوس وجود دارد (مانند کوپلینگ AC یا بارهای القایی)، افزودن یک دیود محافظ موازی (بایاس معکوس نسبت به LED) را در نظر بگیرید.

9.3 مدیریت حرارتی

اگرچه توان تلف شده نسبتاً کم است (76 میلی‌وات)، مدیریت حرارتی مؤثر روی PCB برای حفظ قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور یکنواخت حیاتی است. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس در اطراف پدهای لحیم‌کاری به عنوان هیت‌سینک وجود دارد، به ویژه هنگام کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به جریان حداکثر.

10. مقایسه و تمایز فنی

این LED نصب معکوس مزایای خاصی ارائه می‌دهد:

• در مقایسه با LEDهای تابش از بالا استاندارد:طراحی نصب معکوس امکان راه‌حل‌های نوری نوآورانه‌ای را فراهم می‌کند که در آن نور از طریق PCB هدایت شده یا از آن منعکس می‌شود و امکان طراحی‌های محصول نازک‌تر یا راهنماهای نور خاص را فراهم می‌کند.
• در مقایسه با پکیج‌های غیرسازگار با اتوماسیون:بسته‌بندی نوار و قرقره و ساختار مستحکم SMD در مقایسه با LEDهای سوراخ‌دار یا قطعات بسته‌بندی شده شل، مزایای قابل توجهی از نظر هزینه و قابلیت اطمینان در مونتاژ خودکار انبوه ارائه می‌دهند.
• در مقایسه با LEDهای با زاویه دید وسیع‌تر:زاویه دید 130 درجه تعادل خوبی بین دید وسیع و شدت رو به جلو برقرار می‌کند. برای کاربردهای نیازمند پرتو بسیار باریک، نسخه لنزدار یا یک پکیج متفاوت مناسب‌تر خواهد بود.

11. پرسش‌های متداول (FAQs)

11.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_P):طول موج خاصی که در آن LED بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند. این یک اندازه‌گیری فیزیکی از طیف است.
طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که چشم انسان به عنوان رنگ نور درک می‌کند. این از مختصات رنگی CIE محاسبه می‌شود. برای یک LED سبز تک‌رنگ، این مقادیر اغلب نزدیک هستند، همانطور که در اینجا نیز هست (530 نانومتر در مقابل 525 نانومتر).

11.2 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

No.اتصال مستقیم منبع تغذیه 5 ولت به دو سر LED سعی می‌کند جریان بسیار بالایی را از آن عبور دهد که تقریباً قطعاً از حداکثر مقدار مجاز مطلق تجاوز کرده و باعث خرابی فوری می‌شود. شما همیشه باید از یک مکانیسم محدودکننده جریان، مانند یک مقاومت، استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و V_Fمعمول 3.2 ولت در 20 میلی‌آمپر، یک مقاومت سری (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 اهم (یک مقاومت استاندارد 91 اهم) مورد نیاز خواهد بود.

11.3 چرا شرایط نگهداری پس از باز کردن بسته‌بندی اینقدر سختگیرانه است؟

پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از جو جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن پکیج یا ترک خوردن تراشه شود (پدیده‌ای معروف به "پاپ‌کورنینگ" یا "تنش ناشی از رطوبت"). شرایط نگهداری مشخص شده و الزامات پخت برای کاهش این خطر طراحی شده‌اند.

12. مثال مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه پزشکی قابل حمل که نیاز به یک سیگنال سبز واضح و پرنور دارد. PCB به طور فشرده چیده شده است و نشانگر باید در سمت زیرین نصب شود، با نوردهی از طریق یک سوراخ کوچک در محفظه.
راه‌حل:LED نصب معکوس یک انتخاب ایده‌آل است. می‌توان آن را در زیر PCB قرار داد به طوری که سطح نوردهنده آن به سمت برد باشد. یک وایای کوچک یا بازشدگی در لایه مسی PCB مستقیماً زیر LED اجازه می‌دهد نور از آن عبور کرده و به راهنمای نور محفظه برسد. زاویه دید 130 درجه اطمینان از کوپلینگ خوب به راهنمای نور می‌دهد. طراح بین‌هایAQ(525-530 نانومتر) را برای رنگ سبز یکنواخت وSیاTرا برای روشنایی بالا انتخاب می‌کند. یک درایور جریان ثابت تنظیم شده روی 15-18 میلی‌آمپر برای اطمینان از عمر طولانی و خروجی پایدار استفاده می‌شود که گستره بین ولتاژ مستقیم را در نظر می‌گیرد. در حین مونتاژ، رویه‌های سختگیرانه کنترل ESD و رطوبت رعایت می‌شود.

13. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس فناوری نیمه‌هادی InGaN است. در یک LED، جریان الکتریکی از یک پیوند p-n تشکیل شده توسط مواد نیمه‌هادی مختلف (InGaN برای ناحیه فعال) عبور می‌کند. هنگامی که الکترون‌ها با حفره‌ها در این ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص ایندیوم، گالیم و نیترید، گاف انرژی ماده را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند. محتوای ایندیوم بالاتر عموماً تابش را به سمت طول‌موج‌های بلندتر (مانند سبز، زرد، قرمز) سوق می‌دهد، اگرچه LEDهای سبز InGaN به دلیل چالش‌های مواد، دستاورد فنی قابل توجهی را نشان می‌دهند. تراشه در یک پکیج پلاستیکی کپسوله شده است که شامل یک لنز برای شکل‌دهی به خروجی نور و محافظت از تراشه نیمه‌هادی است.

14. روندهای صنعت

بازار LEDهای SMD با چند روند کلیدی همچنان در حال تحول است:

• افزایش بازده (lm/W):تحقیقات مداوم در زمینه مواد و بسته‌بندی با هدف استخراج نور بیشتر (لومن) از همان توان ورودی الکتریکی (وات)، کاهش مصرف انرژی و بار حرارتی است.
• مینیاتوری‌سازی:پکیج‌ها در حال کوچک‌تر شدن هستند (مانند سایزهای متریک 0201، 01005) تا امکان طراحی‌های برد با چگالی بالاتر و کاربردهای جدید در دستگاه‌های فوق فشرده فراهم شود.
• بهبود یکنواختی رنگ و باینینگ:پیشرفت‌ها در رشد اپیتاکسیال و کنترل تولید منجر به توزیع عملکردی فشرده‌تر می‌شود، نیاز به باینینگ گسترده را کاهش داده و زنجیره تأمین برای کاربردهای حساس به رنگ را ساده می‌کند.
• ادغام:روندی به سمت ادغام چندین تراشه LED (RGB, RGBW) در یک پکیج واحد یا ترکیب LEDها با درایورها و ICهای کنترل برای ایجاد ماژول‌های نورپردازی "هوشمند" وجود دارد.
• قابلیت اطمینان و طول عمر:تمرکز بر بهبود عملکرد تحت شرایط دمای بالا و جریان بالا برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهای نورپردازی خودرویی، صنعتی و فضای باز.

قطعه شرح داده شده در این دیتاشیت، نمایانگر یک راه‌حل بالغ، قابل اطمینان و به طور گسترده پذیرفته شده در این چشم‌انداز در حال تحول است.