دیتاشیت کامل LED نارنجی SMD مدل LTST-S270KFKT - نمای جانبی - 2.0-2.4 ولت - 30 میلی‌آمپر - 75 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل یک LED سطح‌نصب (SMD) با نمای جانبی و روشنایی بالا را ارائه می‌دهد. این قطعه از یک تراشه نیمه‌هادی پیشرفته AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور نارنجی زنده استفاده می‌کند. طراحی شده برای فرآیندهای مونتاژ خودکار، روی نوار 8 میلی‌متری بسته‌بندی و بر روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود که آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد. محصول مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل خروجی فوق‌العاده روشن ناشی از فناوری AlInGaP، سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز، و طراحی تابش جانبی آن است که برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی از کناره قطعه دارند ایده‌آل است. پکیج استاندارد EIA آن، سازگاری گسترده را تضمین می‌کند. این LED برای کاربردهای الکترونیک مصرفی، نشانگرهای صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و نور پس‌زمینه هدف‌گیری شده است که در آن‌ها یک نشانگر نارنجی فشرده، قابل اعتماد و روشن مورد نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های مطلق حداکثر

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. تجاوز از این محدوده‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• اتلاف توان (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(پیک)):80 میلی‌آمپر. این مقدار فقط تحت شرایط پالسی با چرخه وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر DC. این حداکثر جریان توصیه شده برای کارکرد پیوسته است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس فراتر از این حد می‌تواند باعث شکست پیوند LED شود.
• محدوده دمای عملیاتی (T_opr):30- درجه تا 85+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه، که برای فرآیندهای ریفلو بدون سرب (Pb-free) معمول است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=25°C و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):45.0 - 90.0 میلی‌کاندلا (معمول). شدت واقعی دسته‌بندی شده است (بخش 3 را ببینید). با یک سنسور/فیلتر که منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE را تقریب می‌زند اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده، مشخصه طراحی لنز نمای جانبی است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):611 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن خروجی طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):605 نانومتر (معمول در I_F=20mA). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):17 نانومتر (معمول). معیاری از خلوص طیفی نور ساطع شده.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.0 - 2.4 ولت (معمول در I_F=20mA). افت ولتاژ در دو سر LED هنگام هدایت.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر در V_R=5V). جریان نشتی کوچک هنگامی که LED در بایاس معکوس قرار دارد.

احتیاط ESD:دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. رویه‌های صحیح حمل و نقل، از جمله استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده و تجهیزات ضد استاتیک، برای جلوگیری از آسیب الزامی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

شدت نور LEDها برای اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولیدی، دسته‌بندی می‌شود. کد بین، محدوده حداقل و حداکثر شدت را تعریف می‌کند.

• کد بین P:45.0 - 71.0 میلی‌کاندلا
• کد بین Q:71.0 - 112.0 میلی‌کاندلا
• کد بین R:112.0 - 180.0 میلی‌کاندلا
• کد بین S:180.0 - 280.0 میلی‌کاندلا

یک تلرانس +/-15% به هر دسته شدت اعمال می‌شود. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه روشنایی مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنند و بین هزینه و عملکرد تعادل برقرار کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1 برای خروجی طیفی، شکل 6 برای زاویه دید)، روابط معمول را می‌توان اینگونه توصیف کرد:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):ولتاژ مستقیم (V_F) رابطه‌ای لگاریتمی با جریان مستقیم (I_F) نشان می‌دهد. در محدوده عملیاتی نرمال نسبتاً ثابت است اما با افزایش جریان، افزایش می‌یابد.
• شدت نور در مقابل جریان:خروجی نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم تا حداکثر جریان نامی است. کارکرد بالاتر از جریان نامی منجر به افزایش فوق‌خطی گرما و افت احتمالی بازده (droop) می‌شود.
• وابستگی دمایی:ولتاژ مستقیم معمولاً با افزایش دمای پیوند (ضریب دمایی منفی) کاهش می‌یابد. شدت نور عموماً با افزایش دما کاهش می‌یابد که یک ملاحظه کلیدی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا است.
• توزیع طیفی:طیف نور ساطع شده حول 611 نانومتر (پیک) با نیم‌عرض نسبتاً باریک 17 نانومتر متمرکز شده است که نشان‌دهنده رنگ نارنجی اشباع شده است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و قطبیت

این LED دارای یک پکیج نمای جانبی با لنز شفاف است. نقشه‌های ابعادی دقیق در دیتاشیت ارائه شده است که تمام واحدها بر حسب میلی‌متر هستند (تلرانس ±0.10 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده باشد). پکیج مطابق با استانداردهای EIA برای سازگاری طراحی شده است. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری مانند یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه بریده شده روی پکیج شناسایی می‌شود. طرح پد لحیم‌کاری و جهت‌گیری پیشنهادی برای اطمینان از تراز و لحیم‌کاری صحیح در حین مونتاژ PCB ارائه شده است.

5.2 مشخصات نوار و قرقره

قطعات روی نوار حامل برجسته با یک نوار پوششی محافظ عرضه می‌شوند و بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده می‌شوند.

• تعداد قطعات در هر قرقره: 4000
• حداقل مقدار سفارش (MOQ) برای باقیمانده:500 عدد
• لامپ‌های مفقود شده متوالی:حداکثر دو عدد در هر قرقره مجاز است.
• بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

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

• پیش‌گرم:150–200 درجه سلسیوس
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 10 ثانیه (پروفیل توصیه شده در صفحه 3).
• پروفیل باید برای طراحی PCB خاص، خمیر لحیم و کوره مورد استفاده مشخصه‌یابی شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.
• به یک چرخه لحیم‌کاری محدود کنید تا از آسیب حرارتی به پکیج پلاستیکی جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

فقط باید از مواد تمیزکننده مشخص شده استفاده شود. حلال‌های توصیه شده اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق هستند. LED باید کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا پکیج آسیب برسانند.

6.4 شرایط نگهداری

نگهداری صحیح برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و جلوگیری از جذب رطوبت (که می‌تواند باعث "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو شود) حیاتی است.

• کیف مهر و موم شده مانع رطوبت (MBB):در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیف استفاده شود.
• پس از باز کردن کیف:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. توصیه می‌شود ریفلو IR ظرف یک هفته از قرار گرفتن در معرض هوا تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته با ماده جاذب رطوبت یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.
• پخت (بیکینگ):اگر بیش از یک هفته در معرض هوا قرار گرفته‌اند، قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت پخت شوند تا رطوبت جذب شده خارج شود.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED نارنجی نمای جانبی برای موارد زیر ایده‌آل است:

• نشانگرهای وضعیت:روی الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و تجهیزات شبکه‌ای که نیاز به زاویه دید گسترده دارند.
• نور پس‌زمینه:برای پنل‌های نور لبه‌ای، کلیدهای ممبران یا نمادهایی که تابش جانبی در آن‌ها مزیت دارد.
• نورپردازی داخلی خودرو:برای روشنایی داشبورد یا کنسول.
• پنل‌های کنترل صنعتی:به عنوان چراغ هشدار یا وضعیت روی ماشین‌آلات.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_منبع- V_F) / I_Fمحاسبه کنید. برای یک منبع 5 ولت و هدف I_F=20mA با V_F=2.4V، R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 اهم.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است (75mW)، در صورت کارکرد در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد تا طول عمر LED و خروجی نور پایدار حفظ شود.
• محافظت در برابر ESD:اگر LED در یک مکان در معرض قرار دارد، دیودهای محافظ ESD را روی خطوط ورودی حساس قرار دهید و در حین مونتاژ از پروتکل‌های سختگیرانه حمل و نقل ESD پیروی کنید.
• طراحی نوری:ماهیت تابش جانبی به این معنی است که خروجی نور اصلی موازی با سطح PCB است. در صورت نیاز، از لوله‌های نوری، بازتابنده‌ها یا پخش‌کننده‌ها برای هدایت نور استفاده کنید.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای استاندارد تابش از بالا یا آنهایی که از فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP استفاده می‌کنند، این LED نمای جانبی AlInGaP مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:

• بازده بالاتر (AlInGaP در مقابل GaAsP):فناوری AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان یکسان می‌شود.
• اشباع رنگ برتر:نیم‌عرض طیفی باریک (17nm) در مقایسه با جایگزین‌های با طیف گسترده‌تر، رنگ نارنجی خالص‌تر و اشباع‌شده‌تری تولید می‌کند.
• انعطاف‌پذیری طراحی (نمای جانبی):پکیج امکان طراحی‌های نوری منحصر به فردی را فراهم می‌کند که با تابنده‌های از بالا ممکن نیست، فضای عمودی را ذخیره می‌کند و راه‌حل‌های نورپردازی لبه‌ای را ممکن می‌سازد.
• سازگاری با فرآیندهای مدرن:سازگاری کامل با لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place، خطوط مونتاژ SMT مدرن را ساده‌سازی می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پاسخ 1: طول موج پیک (λ_P=611nm) نقطه فیزیکی حداکثر انرژی در طیف است. طول موج غالب (λ_d=605nm) نقطه رنگ ادراکی روی نمودار CIE است. λ_dبرای مشخص کردن رنگ مرتبط‌تر است.

سوال 2: آیا می‌توانم این LED را با یک منبع 3.3 ولت و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: خیر. ولتاژ مستقیم آن حدود 2.4 ولت است. اتصال مستقیم آن به 3.3 ولت باعث جریان بیش از حد می‌شود که ممکن است از حد 30 میلی‌آمپر فراتر رفته و به LED آسیب برساند. همیشه به یک مقاومت محدودکننده جریان نیاز است.

سوال 3: چرا یک سیستم دسته‌بندی (بینینگ) برای شدت نور وجود دارد؟

پاسخ 3: تغییرات ساخت باعث تفاوت‌های جزئی در خروجی می‌شود. دسته‌بندی، LEDها را در گروه‌های روشنایی یکنواخت مرتب می‌کند و به طراحان اجازه می‌دهد تا یک درجه مناسب را انتخاب کنند و عملکرد قابل پیش‌بینی را درون یک دسته تضمین کنند.

سوال 4: چگونه زاویه دید 130 درجه را تفسیر کنم؟

پاسخ 4: زاویه دید (2θ_1/2) زاویه کامل‌ای است که در آن شدت به نصف مقدار پیک خود کاهش می‌یابد. زاویه 130 درجه به این معنی است که نور در یک مخروط بسیار گسترده ساطع می‌شود و آن را از بسیاری زوایای جانبی قابل مشاهده می‌سازد.

سوال 5: آیا همیشه قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (بیکینگ) است؟

پاسخ 5: پخت فقط در صورتی لازم است که LEDها بیش از زمان مشخص شده (مثلاً یک هفته در رطوبت نسبی ≤60%) در شرایط محیطی خارج از کیف مهر و موم شده اصلی خود قرار گرفته باشند. این کار از ترک خوردن پکیج ناشی از رطوبت در حین ریفلو جلوگیری می‌کند.

10. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: نشانگر وضعیت نصب روی پنل

در یک پنل کنترل، LED می‌تواند در لبه یک برش نصب شود، با تابش جانبی آن که از طریق یک لوله نوری یا یک پنجره مات هدایت می‌شود. زاویه دید گسترده اطمینان می‌دهد که نشانگر از موقعیت‌های مختلف برای اپراتور قابل مشاهده است. یک مدار ساده با یک مقاومت 150Ω از یک پین GPIO میکروکنترلر 5 ولتی، راه‌اندازی کافی در حدود 17 میلی‌آمپر را فراهم می‌کند.

مثال 2: نورپردازی متوالی در یک دستگاه مصرفی

چندین LED می‌توانند در کنار هم در امتداد لبه بدنه یک دستگاه قرار گیرند. با کنترل متوالی آن‌ها توسط یک میکروکنترلر، می‌توان یک اثر اسکن به سبک "Knight Rider" یا یک نوار پیشرفت ایجاد کرد که از تابش جانبی آن‌ها برای ایجاد یک خط نور یکپارچه استفاده می‌کند.

11. معرفی اصول فناوری

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlInGaP رشد یافته بر روی یک زیرلایه است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال پیوند PN بازترکیب می‌شوند 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 (حدود 605-611 نانومتر). پکیج نمای جانبی شامل یک لنز اپوکسی قالب‌گیری شده است که الگوی خروجی نور را شکل می‌دهد و آن را از کناره تراشه به جای بالای آن استخراج می‌کند. این طراحی اغلب شامل حفره‌های بازتابی درون پکیج برای تغییر جهت نور است.

12. روندها و تحولات صنعت

روند در LEDهای نشانگر SMD به سمت بازده بالاتر، پکیج‌های کوچک‌تر و یکپارچگی بیشتر ادامه دارد. در حالی که AlInGaP همچنان فناوری غالب برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد با بازده بالا باقی مانده است، تحقیقات جاری بر بهبود بازده استخراج و پایداری حرارتی متمرکز است. همچنین حرکتی به سمت دسته‌بندی دقیق‌تر و تلرانس‌های سخت‌گیرانه‌تر برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهایی مانند نورپردازی خودرو و نمایشگرهای رده بالا وجود دارد. سازگاری با فرآیندهای ریفلو بدون سرب و دمای بالا، اکنون یک نیاز استاندارد است که توسط مقررات زیست‌محیطی جهانی هدایت می‌شود. علاوه بر این، تقاضا برای عملکرد قابل اعتماد در محیط‌های خشن (محدوده دمایی وسیع‌تر، رطوبت بالاتر) همچنان پیشرفت‌ها در مهر و موم پکیج و علم مواد را پیش می‌برد.