دیتاشیت LED SMD نارنجی LTST-S110KFKT - نمای جانبی - چیپ AlInGaP - 20mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک دیود نورافشان (LED) با روشنایی بالا از نوع دستگاه نصب سطحی (SMD) با نمای جانبی را شرح می‌دهد. کاربرد اصلی این قطعه در نور پس‌زمینه (بک‌لایت) LCD است، جایی که پروفایل تابش جانبی آن مزیت ویژه‌ای محسوب می‌شود. این LED از یک چیپ نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) استفاده می‌کند که به دلیل تولید نور نارنجی کارآمد و پرنور شناخته شده است. دستگاه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده بر روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی شده و کاملاً با سیستم‌های مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place مورد استفاده در تولید انبوه الکترونیک سازگار است.

این محصول به گونه‌ای طراحی شده است که با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت داشته و به عنوان یک "محصول سبز" طبقه‌بندی می‌شود. این قطعه برای سازگاری با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار که در مونتاژ برد مدار چاپی (PCB) رایج هستند، مهندسی شده است. مشخصات الکتریکی آن نیز با سطوح منطقی مدارهای مجتمع (IC) سازگار است که طراحی مدار درایو را ساده می‌کند.

2. مقادیر حداکثر مطلق

جدول زیر محدودیت‌های تنش را فهرست می‌کند که تحت هیچ شرایط کاری نباید از آن‌ها تجاوز کرد. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شود. تمامی رتبه‌بندی‌ها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• توان اتلافی (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج LED می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (IFP):80 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای مجاز است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مشخص می‌شود.
• جریان مستقیم DC (IF):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای است که می‌توان به LED اعمال کرد.
• ضریب کاهش رتبه (Derating Factor):جریان مستقیم DC باید به ازای هر درجه سانتی‌گراد افزایش دمای محیط بالای 50 درجه سانتی‌گراد، به صورت خطی 0.4 میلی‌آمپر کاهش یابد.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بیشتر از این مقدار می‌تواند باعث شکست پیوند نیمه‌هادی LED شود.
• محدوده دمای کارکرد و نگهداری:55- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه می‌تواند در این محدوده دمایی کامل ذخیره و کار کند.
• تحمل دمای لحیم‌کاری:LED می‌تواند لحیم‌کاری موجی یا مادون قرمز را در دمای 260 درجه سانتی‌گراد تا 5 ثانیه، یا لحیم‌کاری فاز بخار را در دمای 215 درجه سانتی‌گراد تا 3 دقیقه تحمل کند.

3. مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای زیر عملکرد LED را تحت شرایط کاری معمول در Ta=25°C تعریف می‌کنند. "Typ." نشان‌دهنده مقادیر معمول است، در حالی که "Min." و "Max." محدوده‌های تضمین شده برای پارامترهای خاص را تعریف می‌کنند.

• شدت نورانی (Iv):45.0 میلی‌کاندلا (حداقل)، 90.0 میلی‌کاندلا (معمول) در جریان مستقیم (IF) 20mA. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نورانی به نصف مقدار اندازه‌گیری شده روی محور مرکزی کاهش می‌یابد.
• طول موج پیک (λP):611 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توان خروجی نوری حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):605 نانومتر (معمول). این طول موج که از مختصات رنگی روی نمودار رنگ‌سنجی CIE مشتق می‌شود، به بهترین شکل رنگ درک شده نور را نشان می‌دهد.
• پهنای باند طیفی (Δλ):17 نانومتر (معمول). این عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) طیف گسیل است که نشان‌دهنده خلوص رنگ است.
• ولتاژ مستقیم (VF):2.0 ولت (حداقل)، 2.4 ولت (معمول) در IF=20mA. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان است.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V. این جریان نشتی کوچکی است که هنگام بایاس معکوس LED جریان می‌یابد.
• ظرفیت خازنی (C):40 پیکوفاراد (معمول) اندازه‌گیری شده در بایاس 0V و فرکانس 1MHz. این ظرفیت خازنی پیوند LED است.

4. سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در کاربردها، LEDها بر اساس شدت نورانی اندازه‌گیری شده آن‌ها در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند. کد بین بخشی از شناسه محصول است. ساختار باینینگ زیر برای LTST-S110KFKT در IF=20mA اعمال می‌شود:

• کد بین P:محدوده شدت نورانی از 45.0 میلی‌کاندلا تا 71.0 میلی‌کاندلا.
• کد بین Q:محدوده شدت نورانی از 71.0 میلی‌کاندلا تا 112.0 میلی‌کاندلا.
• کد بین R:محدوده شدت نورانی از 112.0 میلی‌کاندلا تا 180.0 میلی‌کاندلا.
• کد بین S:محدوده شدت نورانی از 180.0 میلی‌کاندلا تا 280.0 میلی‌کاندلا.

یک تلرانس +/-15% بر روی مقادیر شدت نور در هر بین اعمال می‌شود. این باینینگ به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خاص خود را انتخاب کنند و یکنواختی بصری را هنگام استفاده همزمان از چندین LED تضمین می‌کند.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پروفیل‌های لحیم‌کاری رفلو

LED به گونه‌ای طراحی شده است که فرآیندهای استاندارد رفلو SMD را تحمل کند. دو پروفیل رفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی ارائه شده است: یکی برای فرآیندهای لحیم استاندارد قلع-سرب (SnPb) و دیگری برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free) که معمولاً از آلیاژهای SAC (Sn-Ag-Cu) استفاده می‌کنند. پروفیل بدون سرب نیاز به دمای پیک بالاتری دارد، معمولاً تا 260 درجه سانتی‌گراد، اما با نرخ‌های افزایش و خنک‌سازی کنترل شده برای جلوگیری از شوک حرارتی به قطعه و PCB.

5.2 تمیزکاری

در صورت لزوم تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز پلاستیکی یا پکیج آسیب برسانند. روش توصیه شده غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه است. تمیزکاری تهاجمی یا اولتراسونیک توصیه نمی‌شود مگر اینکه به طور خاص تأیید شده باشد.

5.3 نگهداری و جابجایی

LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 70% نگهداری شوند. پس از خارج کردن از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت، قطعات در حالت ایده‌آل باید ظرف یک هفته لحیم شوند. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، باید در یک ظرف دربسته همراه با ماده رطوبت‌گیر یا در اتمسفر نیتروژن نگهداری شوند. اگر به صورت بدون بسته‌بندی بیش از یک هفته نگهداری شوند، قبل از مونتاژ نیاز به پخت (بیک‌اوت) در دمای حدود 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 24 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده "پاپ کورن" در حین رفلو جلوگیری شود.

6. اطلاعات پکیج و مکانیکی

این LED مطابق با طرح پکیج استاندارد صنعتی SMD است. نقشه‌های ابعادی دقیق در دیتاشیت ارائه شده است، شامل اندازه بدنه، ابعاد پایه‌ها و الگوی پد PCB توصیه شده. طراحی نمای جانبی به این معنی است که تابش نور اصلی موازی با صفحه PCB است که برای کاربردهای نوردهی لبه‌ای مانند پنل‌های LCD حیاتی است. دستگاه بر روی نوار حامل برجسته، به عرض 8 میلی‌متر، پیچیده شده بر روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. بسته‌بندی مطابق با استانداردهای ANSI/EIA 481-1-A انجام می‌شود.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از عملکرد پایدار و روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی استفاده می‌شوند،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED استفاده شود. مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، ولتاژ مستقیم LED (VF) و جریان مستقیم مورد نظر (IF) محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF) / IF. راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی بدون مقاومت سری جداگانه برای هر کدام توصیه نمی‌شود (مدل مدار B در دیتاشیت)، زیرا تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (VF) بین LEDهای منفرد می‌تواند باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه، روشنایی ناهموار شود.

7.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

پیوند نیمه‌هادی در LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. ESD می‌تواند باعث خرابی فوری یا آسیب پنهان شود که با گذشت زمان عملکرد را کاهش می‌دهد. برای جلوگیری از آسیب ESD:

• پرسنل هنگام جابجایی LEDها باید از مچ‌بندهای اتصال به زمین یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند.
• تمام ایستگاه‌های کاری، ابزارها و تجهیزات باید به درستی زمین شده باشند.
• از یونایزرها برای خنثی کردن بارهای استاتیکی که ممکن است در حین جابجایی روی لنز پلاستیکی ایجاد شوند، استفاده کنید.

7.3 مدیریت حرارتی

در حالی که خود LED دارای هیت‌سینک یکپارچه نیست، مدیریت حرارتی مؤثر در سطح PCB برای قابلیت اطمینان بلندمدت مهم است. ضریب کاهش 0.4 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالای 50 درجه سانتی‌گراد، نیاز به مدیریت دمای محیط اطراف LED را برجسته می‌کند. در آرایه‌های بک‌لایت با چگالی بالا، اطمینان از جریان هوای کافی یا تخلیه حرارتی در لایه‌بندی PCB می‌تواند به حفظ عملکرد و طول عمر کمک کند.

8. تحلیل منحنی‌های عملکرد معمول

دیتاشیت شامل چندین نمودار است که رابطه بین پارامترهای کلیدی را به تصویر می‌کشد. در حالی که منحنی‌های خاص در متن بازتولید نشده‌اند، آن‌ها معمولاً نشان می‌دهند:

• شدت نورانی نسبی در مقابل جریان مستقیم:این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات گرمایی به صورت زیرخطی است.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:این مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد که در جریان‌های پایین نمایی است و در جریان کاری مقاومتی‌تر می‌شود.
• شدت نورانی نسبی در مقابل دمای محیط:این منحنی کاهش خروجی نور را با افزایش دمای پیوند نشان می‌دهد که یک ملاحظه کلیدی برای کاربردهایی است که در محیط‌های گرم کار می‌کنند.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 611 نانومتر و پهنای باند حدود 17 نانومتر را نشان می‌دهد و گسیل نور نارنجی را تأیید می‌کند.

این منحنی‌ها برای طراحان ضروری هستند تا عملکرد تحت شرایط غیراستاندارد (جریان‌ها یا دماهای مختلف) را پیش‌بینی کنند و مدارهای درایور خود را برای کارایی و پایداری بهینه کنند.

9. مقایسه و بستر فناوری

استفاده از چیپ AlInGaP قابل توجه است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند فسفید گالیم آرسناید (GaAsP)، LEDهای AlInGaP برای طول‌موج‌های قرمز، نارنجی و زرد کارایی و روشنایی به مراتب بالاتری ارائه می‌دهند. پکیج نمای جانبی این محصول را از LEDهای تابش از بالا متمایز می‌کند. این جهت‌گیری مکانیکی صرفاً یک انتخاب بسته‌بندی نیست، بلکه یک انتخاب عملکردی است که امکان طراحی‌های نمایشگر نازک با نوردهی لبه‌ای را فراهم می‌کند که در آن نور به یک صفحه راهنمای نور کوپل می‌شود. ترکیب یک ماده چیپ با عملکرد بالا با این هندسه پکیج خاص، آن را به یک قطعه تخصصی تبدیل می‌کند که برای یک حوزه کاربرد غالب بهینه شده است: نور پس‌زمینه پنل LCD، به ویژه در الکترونیک مصرفی مانند تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و مانیتورها که فضا در آن‌ها با ارزش است.