دیتاشیت فنی LTST-S270KGKT - ال‌ای‌دی SMD دید از بغل - سبز (574 نانومتر) - 2.4 ولت - 75 میلی‌وات

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی LTST-S270KGKT یک ال‌ای‌دی SMD (دستگاه نصب سطحی) با روشنایی بالا و دید از بغل است که از تکنولوژی چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) بهره می‌برد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند زاویه دید گسترده و عملکرد قابل اطمینان در فرآیندهای مونتاژ خودکار هستند. عملکرد اصلی آن به عنوان یک منبع نور نشانگر فشرده و کارآمد است.

مزایای اصلی:مزایای کلیدی این ال‌ای‌دی شامل خروجی فوق‌العاده روشن از سیستم ماده‌ای AlInGaP، سازگاری با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز، و بسته‌بندی روی نوار 8 میلی‌متری برای مونتاژ خودکار پیک و پلیس حجم بالا است. همچنین به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی شده و با استانداردهای RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.

بازار هدف:این ال‌ای‌دی برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است، از جمله دستگاه‌های اتوماسیون اداری، تجهیزات ارتباطی و لوازم خانگی مختلف که در آن‌ها نشانگر وضعیت قابل اطمینان مورد نیاز است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

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

• توان اتلافی (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که بسته ال‌ای‌دی می‌تواند به صورت گرما بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود تلف کند.
• جریان مستقیم رو به جلو (IF):30 میلی‌آمپر. حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای که می‌توان اعمال کرد.
• جریان اوج رو به جلو:80 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالسی: چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این امکان پالس‌های جریان بالاتر و کوتاه را برای کاربردهایی مانند مالتی‌پلکسینگ فراهم می‌کند.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست شود.
• محدوده دمای کاری:30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای عملکرد قابل اطمینان.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه، که برای فرآیندهای رفلو بدون سرب (Pb-free) معمول است.

2.2 ویژگی‌های الکترو-نوری

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نورانی (Iv):از 18.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 71.0 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با یک مقدار معمولی ارائه شده. این روشنایی درک شده توسط چشم انسان را اندازه‌گیری می‌کند.
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه. این زاویه گسترده نشان می‌دهد که ال‌ای‌دی نور را در یک ناحیه وسیع منتشر می‌کند و آن را برای کاربردهای دید از بغل مناسب می‌سازد.
• طول موج اوج تابش (λP):574 نانومتر. طول موجی که در آن خروجی توان نوری حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):571 نانومتر. این طول موج واحدی است که به بهترین شکل رنگ درک شده ال‌ای‌دی را نشان می‌دهد و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر. این خلوص طیفی یا گستردگی طول‌موج‌های منتشر شده حول قله را نشان می‌دهد.
• ولتاژ رو به جلو (VF):معمولاً 2.4 ولت، با محدوده‌ای از 2.0 ولت تا 2.8 ولت در 20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ در دو سر ال‌ای‌دی هنگامی است که در حال هدایت است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5V. یک جریان نشتی کوچک هنگامی که ال‌ای‌دی در بایاس معکوس قرار دارد.

3. توضیح سیستم کد بین

ال‌ای‌دی بر اساس پارامترهای کلیدی به بین‌ها (Bin) دسته‌بندی می‌شود تا یکنواختی در خطوط تولید تضمین شود. طراحان باید هنگام سفارش برای تطابق رنگ و روشنایی، کدهای بین مورد نیاز را مشخص کنند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ رو به جلو

در 20 میلی‌آمپر دسته‌بندی شده است. تلرانس هر بین ±0.1 ولت است.
کدهای بین: 4 (1.90-2.00V), 5 (2.00-2.10V), 6 (2.10-2.20V), 7 (2.20-2.30V), 8 (2.30-2.40V).

3.2 دسته‌بندی شدت نورانی

در 20 میلی‌آمپر دسته‌بندی شده است. تلرانس هر بین ±15% است.
کدهای بین: M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd).

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

در 20 میلی‌آمپر دسته‌بندی شده است. تلرانس برای هر بین ±1 نانومتر است.
کدهای بین: C (567.5-570.5 nm), D (570.5-573.5 nm), E (573.5-576.5 nm).

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1 برای توزیع طیفی، شکل 6 برای زاویه دید)، داده‌ها حاکی از رفتار استاندارد ال‌ای‌دی هستند.

• منحنی IV:ولتاژ رو به جلو (VF) با افزایش جریان رو به جلو (IF) افزایش می‌یابد و از رابطه نمایی معمول دیود پیروی می‌کند. VF مشخص شده در 20mA نقطه طراحی کلیدی است.
• ویژگی‌های دمایی:شدت نورانی معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. محدوده دمای کاری گسترده (30- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نشان‌دهنده عملکرد پایدار در محیط‌های مختلف است، اگرچه ممکن است در دماهای بالا نیاز به کاهش رتبه (دریتینگ) باشد.
• توزیع طیفی:قله در 574 نانومتر با نیم‌عرض 15 نانومتر رنگ سبز را تعریف می‌کند. طول موج غالب (571 نانومتر) پارامتر کلیدی برای مشخصات رنگ در طراحی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

ال‌ای‌دی مطابق با طرح استاندارد بسته EIA برای ال‌ای‌دی‌های دید از بغل است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.10 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه‌های ابعادی دقیق در دیتاشیت برای طراحی جای پای PCB ارائه شده است.

5.2 طراحی پد و قطبیت

دیتاشیت شامل ابعاد و جهت‌گیری پیشنهادی پد لحیم‌کاری است. قطبیت صحیح حیاتی است؛ ال‌ای‌دی دارای آند و کاتد است که باید با جای پای PCB تراز شوند. بسته طراحی شده است تا با تجهیزات قرارگیری خودکار سازگار باشد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

یک پروفیل رفلو مادون قرمز پیشنهادی برای فرآیند بدون سرب ارائه شده است که با استانداردهای JEDEC مطابقت دارد.

• پیش‌گرم:150-200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای اوج:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 10 ثانیه (برای حداکثر دو چرخه رفلو توصیه می‌شود).

توجه:پروفیل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر بستگی دارد. پروفیل ارائه شده به عنوان یک هدف کلی عمل می‌کند.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پد (فقط یک بار).

6.3 شرایط نگهداری

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. در صورت سالم بودن کیسه ضد رطوبت با ماده خشک‌کن، ظرف یک سال استفاده شود.
• بسته باز شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. برای رفلو، ظرف یک هفته استفاده شود. برای نگهداری طولانی‌تر، از ظرف مهر و موم شده با ماده خشک‌کن یا خشک‌کن نیتروژن استفاده کنید. ال‌ای‌دی‌هایی که بیش از 1 هفته خارج از بسته‌بندی نگهداری شده‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری در دمای حدود 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 20 ساعت پخته شوند.

6.4 تمیزکاری

فقط از مواد شوینده مشخص شده استفاده کنید. در صورت نیاز به تمیزکاری، کمتر از یک دقیقه در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل در دمای اتاق غوطه‌ور کنید. از مواد شیمیایی نامشخص استفاده نکنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

• در نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر بسته‌بندی شده است.
• روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شود.
• تعداد در هر قرقره:4000 قطعه.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
• بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.
• حفره‌های خالی با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند.
• حداکثر دو قطعه مفقود شده متوالی در هر قرقره مجاز است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این ال‌ای‌دی دید از بغل برای کاربردهایی ایده‌آل است که نور باید از لبه دستگاه قابل مشاهده باشد، مانند:

• نشانگرهای وضعیت روی لوازم الکترونیکی مصرفی نازک (تلفن‌ها، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌ها).
• نور پس‌زمینه برای پنل‌ها یا نمادهای روشن شده از بغل.
• نشانگرهای سطح روی تجهیزات صوتی یا ابزار دقیق.
• چراغ‌های نشانگر عمومی در لوازم خانگی و تجهیزات اداری.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. بر اساس ولتاژ تغذیه (Vs)، ولتاژ رو به جلو ال‌ای‌دی (VF از بین انتخاب شده) و جریان رو به جلو مورد نظر (IF، که نباید از 30mA DC تجاوز کند) محاسبه کنید. فرمول: R = (Vs - VF) / IF.
• محافظت در برابر ESD:ال‌ای‌دی‌ها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. با رعایت احتیاط‌های مناسب ESD (مچ‌بند، ایستگاه‌های کاری زمین شده) آن‌ها را جابجا کنید.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB امکان اتلاف حرارت را فراهم می‌کند، به ویژه اگر نزدیک به حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا کار می‌کند.
• طراحی نوری:زاویه دید 130 درجه دید گسترده‌ای فراهم می‌کند. این را در طراحی مکانیکی لوله‌های نور یا روزنه‌ها در نظر بگیرید.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTST-S270KGKT از طریق ماده و بسته‌بندی خود متمایز می‌شود:

• AlInGaP در مقابل سایر تکنولوژی‌ها:در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های سبز سنتی GaP (گالیم فسفید)، AlInGaP بازده نوری و روشنایی به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد.
• بسته دید از بغل:برخلاف ال‌ای‌دی‌های تابش از بالا، این بسته به طور خاص برای تابش نور از بغل طراحی شده است، فضای عمودی روی PCB را ذخیره می‌کند و امکان طراحی‌های زیبایی‌شناختی و عملکردی منحصر به فرد را فراهم می‌کند.
• سازگاری با رفلو:توانایی آن در تحمل پروفیل‌های استاندارد رفلو SMT، آن را برای خطوط تولید مدرن با حجم بالا در کنار سایر قطعات مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: با منبع تغذیه 5 ولت از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟
ج: با استفاده از VF معمولی=2.4V و IF هدف=20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 130Ω یا 120Ω). همیشه حداقل و حداکثر VF از کد بین را برای محاسبات جریان در بدترین حالت در نظر بگیرید.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با سیگنال PWM برای تنظیم روشنایی راه‌اندازی کنم؟
ج: بله. رتبه جریان اوج رو به جلو 80mA (پالسی) امکان تنظیم روشنایی PWM را فراهم می‌کند. اطمینان حاصل کنید که جریان متوسط در طول زمان از رتبه جریان مستقیم رو به جلو 30mA تجاوز نکند.

س: چرا کدهای بین مختلف وجود دارند و کدام یک را باید انتخاب کنم؟
ج: تغییرات ساخت باعث تفاوت در VF، شدت و طول موج می‌شود. دسته‌بندی (بینینگ) یکنواختی درون یک دسته را تضمین می‌کند. برای کاربردهای بحرانی رنگ (مثلاً نمایشگرهای چند ال‌ای‌دی)، یک بین طول موج تنگ مشخص کنید (مثلاً D). برای یکنواختی روشنایی، یک بین شدت تنگ مشخص کنید (مثلاً P). برای نشانگر عمومی، بین‌های استاندارد قابل قبول هستند.

س: آیا هیت سینک مورد نیاز است؟
ج: در حداکثر مطلق توان اتلافی 75mW و شرایط کاری معمول (20mA * ~2.4V = 48mW)، معمولاً برای یک ال‌ای‌دی منفرد هیت سینک اختصاصی مورد نیاز نیست. با این حال، مس‌کاری مناسب PCB می‌تواند به اتلاف حرارت کمک کند، به ویژه در محیط‌های با دمای بالا یا هنگامی که چندین ال‌ای‌دی خوشه‌بندی شده‌اند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه قابل حمل
یک طراح در حال ساخت یک تبلت نازک با نشانگر برق/شارژ نصب شده در بغل است. LTST-S270KGKT به دلیل خاصیت تابش از بغل و پروفیل کم ارتفاع آن انتخاب شده است.

1. چیدمان PCB:ال‌ای‌دی در لبه PCB قرار می‌گیرد. طرح پد پیشنهادی از دیتاشیت برای اطمینان از لحیم‌کاری و تراز صحیح استفاده می‌شود.
2. طراحی مدار:دستگاه از ریل سیستم 3.3V استفاده می‌کند. یک مقاومت 47Ω انتخاب شده است ((3.3V - 2.4V)/0.02A ≈ 45Ω) تا ال‌ای‌دی را در حدود 20mA راه‌اندازی کند و روشنایی کافی را فراهم کند.
3. ادغام مکانیکی:یک راهنمای نور کوچک، نور را از بغل ال‌ای‌دی به یک پنجره کوچک روی قاب تبلت هدایت می‌کند. زاویه دید 130 درجه اطمینان می‌دهد که نور از زوایای مختلف به راحتی قابل مشاهده است.
4. تولید:ال‌ای‌دی‌ها که روی قرقره‌های نوار 8 میلی‌متری عرضه می‌شوند، در طول مونتاژ SMT به طور خودکار قرار می‌گیرند. برد تحت یک فرآیند رفلو استاندارد بدون سرب با دمای اوج 250 درجه سانتی‌گراد قرار می‌گیرد که به خوبی در محدوده 260 درجه سانتی‌گراد ال‌ای‌دی است.
5. دسته‌بندی (بینینگ):طراح کد بین 6 را برای VF (2.1-2.2V) و کد بین N را برای شدت (28-45 mcd) مشخص می‌کند تا روشنایی و رنگ یکنواخت در تمام واحدهای تولیدی تضمین شود، بدون نیاز به بین‌های بالاتر (و بالقوه پرهزینه‌تر).

12. معرفی اصل عملکرد

تابش نور در این ال‌ای‌دی بر اساس الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال (اتصال) تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نوار نیمه‌هادی را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشر شده را دیکته می‌کند. در این مورد، ترکیب برای تولید نور سبز با طول موج قله حدود 574 نانومتر تنظیم شده است. بسته دید از بغل شامل یک لنز اپوکسی قالب‌گیری شده است که خروجی نور را شکل می‌دهد و با شکست و بازتاب نور منتشر شده از چیپ، زاویه دید مشخصه 130 درجه را ایجاد می‌کند.

13. روندهای توسعه

روند کلی در ال‌ای‌دی‌های نشانگر مانند این به سمت چند حوزه کلیدی است:

• افزایش بازده:بهبودهای مستمر در علم مواد با هدف تولید لومن بیشتر در هر وات (lm/W) در حال انجام است که مصرف برق را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد.
• کوچک‌سازی:تلاش مداومی برای اندازه‌های بسته کوچک‌تر در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد، وجود دارد که امکان چیدمان‌های PCB متراکم‌تر و محصولات نهایی باریک‌تر را فراهم می‌کند.
• افزایش قابلیت اطمینان و استحکام:بهبودها در مواد بسته‌بندی و تکنولوژی‌های اتصال دی (Die Attach) منجر به طول عمر بیشتر و عملکرد بهتر تحت شرایط محیطی سخت (دما، رطوبت) می‌شود.
• ادغام:روندها شامل ادغام مقاومت‌های محدودکننده جریان یا حتی آی‌سی‌های درایور ساده درون بسته ال‌ای‌دی برای ساده‌سازی طراحی مدار برای کاربر نهایی است.
• یکنواختی رنگ و دسته‌بندی:فرآیندهای تولید به طور مداوم اصلاح می‌شوند تا تغییرات کاهش یابد، که منجر به مشخصات دسته‌بندی (بینینگ) تنگ‌تر و نیاز کمتر به مرتب‌سازی انتخابی در کاربردهای بحرانی رنگ می‌شود.