دیتاشیت LED SMD مدل LTST-S110KRKT - نمای جانبی - قرمز - 20mA - 2.4V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-S110KRKT یک دیود نورافشان (LED) نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای نیازمند منبع نور تابش جانبی طراحی شده است. کاربرد اصلی آن در ماژول‌های نور پس‌زمینه LCD است که فضای محدودی دارند و نور باید به صورت جانبی هدایت شود. این قطعه از یک تراشه نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) فوق‌پرنور استفاده می‌کند که به دلیل بازدهی و درخشندگی بالا در طیف رنگ قرمز شناخته شده است. پکیج آن شفاف است که امکان حداکثر خروجی نور را بدون ایجاد رنگ‌آمیزی از جنس لنز فراهم می‌کند.

مزایای کلیدی این LED شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است که آن را به یک "محصول سبز" سازگار با محیط زیست تبدیل می‌کند. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود که با بسته‌بندی استاندارد EIA و تجهیزات مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار است. این سازگاری، تولید انبوه کارآمد را تضمین می‌کند. همچنین این قطعه برای مقاومت در برابر فرآیندهای معمول لحیم‌کاری، از جمله ریفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار که در مونتاژ الکترونیک مدرن استاندارد هستند، طراحی شده است.

2. حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، 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. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (DC) 30 میلی‌آمپر است. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک 80 میلی‌آمپر تحت شرایط خاصی مجاز است: چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. حداکثر اتلاف توان 75 میلی‌وات است. برای اطمینان از عملکرد قابل اطمینان در دماهای بالاتر، یک ضریب کاهش 0.4 میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس به صورت خطی از دمای 50 درجه سلسیوس به بالا اعمال می‌شود. این بدان معناست که جریان مستقیم مجاز با افزایش دما فراتر از 50 درجه سلسیوس کاهش می‌یابد.

این قطعه می‌تواند ولتاژ معکوس تا 5 ولت را تحمل کند. محدوده دمای کار و نگهداری از 55- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس مشخص شده است که نشان‌دهنده مناسب بودن برای طیف وسیعی از شرایط محیطی است. برای لحیم‌کاری، LED می‌تواند لحیم‌کاری موجی در 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، ریفلو مادون قرمز در 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه و ریفلو فاز بخار در 215 درجه سلسیوس به مدت 3 دقیقه را تحمل کند. رعایت این محدودیت‌ها برای حفظ یکپارچگی قطعه در طول فرآیند مونتاژ بسیار مهم است.

3. مشخصات الکترواپتیکی

مشخصات الکترواپتیکی در دمای محیط Ta=25°C و جریان کار (IF) 20 میلی‌آمپر، که شرایط تست استاندارد است، اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (Iv)، که معیاری از روشنایی درک شده است، مقدار معمول 54.0 میلی‌کاندلا (mcd) با حداقل 18.0 mcd دارد. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود می‌رسد، 130 درجه است که یک الگوی پرتو بسیار گسترده و مناسب برای نور پس‌زمینه فراهم می‌کند.

طول موج اوج تابش (λP) 639 نانومتر (nm) است که آن را در ناحیه قرمز طیف مرئی قرار می‌دهد. طول موج غالب (λd)، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، 631 نانومتر است. نیم‌عرض خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً در 20 میلی‌آمپر 2.4 ولت با حداکثر 2.4 ولت اندازه‌گیری می‌شود. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر (μA) در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است. ظرفیت قطعه (C) 40 پیکوفاراد (pF) است که در بایاس صفر و فرکانس 1 مگاهرتز اندازه‌گیری شده است.

4. سیستم باینینگ

شدت نور LEDها برای اطمینان از یکنواختی درخشندگی در کاربردهای تولیدی، در دسته‌هایی (بین) طبقه‌بندی می‌شود. باینینگ بر اساس مقادیر حداقل و حداکثر شدت نور اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر است. کدهای بین و محدوده‌های متناظر آنها به شرح زیر است: بین M (18.0-28.0 mcd)، بین N (28.0-45.0 mcd)، بین P (45.0-71.0 mcd)، بین Q (71.0-112.0 mcd) و بین R (112.0-180.0 mcd). یک تلرانس +/- 15% به هر بین شدت نور اعمال می‌شود. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با محدوده درخشندگی تضمین شده برای کاربرد خاص خود انتخاب کنند و در هنگام استفاده از چندین LED، روشنایی یکنواخت را تضمین کنند.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پروفایل‌های لحیم‌کاری ریفلو

دیتاشیت، پروفایل‌های پیشنهادی ریفلو مادون قرمز (IR) را برای هر دو فرآیند لحیم استاندارد (قلع-سرب) و بدون سرب (Pb-free) ارائه می‌دهد. برای فرآیند بدون سرب، که معمولاً از خمیر لحیم SnAgCu استفاده می‌کند، پروفایل باید بین خط مونتاژ و خط مقاومت حرارتی قطعه باقی بماند. رعایت این پروفایل‌های دما-زمان برای جلوگیری از آسیب حرارتی به پکیج LED، مانند لایه‌لایه شدن یا ترک خوردن، در حالی که تشکیل صحیح اتصال لحیم را تضمین می‌کند، حیاتی است.

5.2 تمیزکاری

تمیز کردن LEDها پس از لحیم‌کاری نیاز به احتیاط دارد. نباید از مایعات شیمیایی نامشخص استفاده کرد زیرا ممکن است به پکیج پلاستیکی آسیب برسانند. در صورت لزوم تمیزکاری، توصیه می‌شود LED را در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور کنید. قرار گرفتن طولانی‌مدت یا استفاده از حلال‌های قوی می‌تواند مواد لنز یا اپوکسی کپسوله‌کننده را تخریب کند.

5.3 نگهداری و جابجایی

برای نگهداری بلندمدت، LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 70% نگهداری شوند. اگر از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خارج شوند، LEDها باید ظرف یک هفته تحت لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز قرار گیرند. برای نگهداری بیش از یک هفته خارج از بسته‌بندی اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در محیط نیتروژن قرار داده شوند. LEDهایی که به این روش بیش از یک هفته نگهداری شده‌اند، قبل از مونتاژ باید در دمای حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 24 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ کورن شدن" در طول ریفلو جلوگیری شود.

6. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

LED در قالب نوار و قرقره سازگار با مونتاژ اتوماتیک عرضه می‌شود. عرض نوار 8 میلی‌متر است و بر روی قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل تعداد بسته‌بندی برای باقی‌مانده‌ها 500 قطعه مشخص شده است. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA 481-1-A-1994 پیروی می‌کند. جیب‌های خالی قطعه روی نوار با یک نوار پوششی بالایی مهر و موم شده‌اند. حداکثر تعداد مجاز قطعات مفقود شده متوالی (جیب‌های خالی) دو عدد است که قابلیت اطمینان تغذیه در ماشین‌های اتوماتیک را تضمین می‌کند. نقشه‌های ابعادی دقیق برای نوار، قرقره و طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری روی PCB برای کمک به طراحی PCB و تنظیم فرآیند مونتاژ ارائه شده است.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعاتی با عملکرد جریانی هستند. برای اطمینان از یکنواختی درخشندگی هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود. تغییرات کوچک در مشخصه ولتاژ مستقیم (VF) بین LEDهای منفرد می‌تواند باعث عدم تعادل جریان قابل توجهی شود که منجر به تفاوت‌های محسوس در درخشندگی و احتمالاً اعمال استرس بیش از حد به برخی قطعات می‌شود.

7.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) و موج‌های قدرت حساس است که می‌تواند باعث آسیب فوری یا نهفته شود. برای جلوگیری از آسیب ESD، باید رویه‌های جابجایی مناسب رعایت شود: پرسنل باید از مچ‌بندهای رسانا یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند. تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شده باشند. می‌توان از یونایزر (دمنده یونی) برای خنثی کردن بارهای استاتیکی که ممکن است در طول جابجایی به دلیل اصطکاک روی لنز پلاستیکی جمع شوند، استفاده کرد. LEDهای آسیب دیده از ESD ممکن است رفتار غیرعادی مانند کاهش خروجی نور، افزایش جریان نشتی یا خرابی کامل از خود نشان دهند.

7.3 دامنه کاربرد و قابلیت اطمینان

این LEDها برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی، از جمله تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و لوازم خانگی در نظر گرفته شده‌اند. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد - مانند هوانوردی، حمل و نقل، سیستم‌های پزشکی یا دستگاه‌های ایمنی - مشاوره و تأیید صلاحیت اضافی قبل از استفاده ضروری است.

8. منحنی‌های عملکرد و مشخصات معمول

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمول اشاره می‌کند که رابطه بین پارامترهای مختلف را به صورت گرافیکی نشان می‌دهند. این منحنی‌ها، که معمولاً بر حسب جریان مستقیم یا دمای محیط ترسیم می‌شوند، شامل ولتاژ مستقیم (VF) در مقابل جریان مستقیم (IF)، شدت نور (Iv) در مقابل جریان مستقیم (IF) و شدت نور در مقابل دمای محیط هستند. تجزیه و تحلیل این منحنی‌ها به طراحان کمک می‌کند تا رفتار قطعه را تحت شرایط کاری مختلف درک کنند. به عنوان مثال، شدت نور معمولاً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد که باید در مدیریت حرارتی در نظر گرفته شود. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای اتصال کمی کاهش می‌یابد.

9. مقایسه فنی و مزایا

استفاده از فناوری AlInGaP برای تراشه قرمز، مزایای متمایزی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (گالیم آرسنید فسفید) ارائه می‌دهد. LEDهای AlInGaP به طور کلی بازده نوری بالاتر، پایداری دمایی بهتر و طول عمر عملیاتی طولانی‌تری دارند. هندسه پکیج نمای جانبی یک تمایزدهنده کلیدی است که امکان تابش نور موازی با صفحه نصب را فراهم می‌کند. این امر برای سیستم‌های نور پس‌زمینه لبه‌ای که معمولاً در نمایشگرهای LCD برای الکترونیک مصرفی، داشبورد خودروها و پنل‌های صنعتی یافت می‌شود، جایی که فضای عمودی بسیار محدود است، ضروری است. زاویه دید گسترده 130 درجه، انتشار نور خوب و یکنواختی در سراسر ناحیه دارای نور پس‌زمینه را تضمین می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج اوج (λP) طول موجی است که در آن توان خروجی نوری حداکثر است. طول موج غالب (λd) از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده طول موج واحدی است که بهترین تطابق را با رنگ درک شده نور دارد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED قرمز، آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند.

س: آیا می‌توانم این LED را در حداکثر جریان DC آن یعنی 30mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

ج: اگرچه ممکن است، اما برای عمر بهینه و قابلیت اطمینان توصیه نمی‌شود مگر اینکه برای کاربرد ضروری باشد. کار در شرایط معمول 20mA یا کمتر، استرس حرارتی را کاهش داده و طول عمر را افزایش می‌دهد. همیشه کاهش رتبه (دریتینگ) بالاتر از دمای محیط 50 درجه سلسیوس را در نظر بگیرید.

س: چرا برای هر LED در حالت موازی یک مقاومت سری لازم است؟

ج: ولتاژ مستقیم (VF) LEDها دارای تلرانس ساخت است. بدون مقاومت‌های جداگانه، LEDهایی با VF کمی پایین‌تر، جریان نامتناسبی بیشتری می‌کشند که منجر به عدم تطابق درخشندگی و احتمال خرابی ناشی از جریان بیش از حد می‌شود. مقاومت به عنوان یک تنظیم‌کننده جریان ساده و مؤثر برای هر LED عمل می‌کند.

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

ج: پخت تنها در صورتی لازم است که LEDها از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خارج شده و به مدت بیش از یک هفته در یک محیط غیرکنترل‌شده نگهداری شده باشند. این فرآیند رطوبت جذب شده را حذف می‌کند تا از آسیب فشار بخار در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا جلوگیری کند.

11. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

طراحی نور پس‌زمینه برای یک نمایشگر LCD تک‌رنگ کوچک در یک دستگاه پزشکی قابل حمل را در نظر بگیرید. نمایشگر برای خوانایی در شب به نور پس‌زمینه قرمز یکنواخت نیاز دارد. LTST-S110KRKT به دلیل پروفایل تابش جانبی انتخاب می‌شود که در یک قاب نازک جای می‌گیرد. چهار LED در امتداد یک لبه صفحه راهنمای نور قرار می‌گیرند. بر اساس روشنایی مورد نیاز و بازده صفحه راهنمای نور، طراح LEDهایی از بین N (28-45 mcd) را برای اطمینان از شدت کافی انتخاب می‌کند. از یک درایور جریان ثابت استفاده می‌شود که هر LED مقاومت سری 100 اهم مخصوص به خود را دارد که برای جریان درایو 20mA از منبع تغذیه 5V محاسبه شده است. چیدمان PCB از ابعاد پد پیشنهادی پیروی می‌کند تا لحیم‌کاری و تراز مناسب تضمین شود. در طول مونتاژ، اقدامات احتیاطی ESD به شدت رعایت می‌شود و پروفایل ریفلو بدون سرب توصیه شده استفاده می‌شود. محصول نهایی به روشنایی یکنواخت با مصرف انرژی کم و قابلیت اطمینان بالا دست می‌یابد.

12. اصل عملکرد

یک LED یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. سیستم ماده AlInGaP مورد استفاده در این LED دارای گاف انرژی متناظر با نور قرمز است. پکیج نمای جانبی شامل یک لنز پلاستیکی قالب‌گیری شده است که نور ساطع شده را شکل داده و آن را به صورت جانبی از سطح بالایی قطعه هدایت می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری LED به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، بهبود بازآفرینی رنگ و قابلیت اطمینان بیشتر است. برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه، کوچک‌سازی ادامه دارد و اندازه پکیج‌های کوچک‌تر به استاندارد تبدیل می‌شوند. همچنین تمرکز بر افزایش سازگاری با فرآیندهای پیشرفته لحیم‌کاری با دمای پایین برای تطابق با زیرلایه‌های حساس به حرارت وجود دارد. علاوه بر این، تلاش برای درخشندگی بالاتر در پکیج‌های کوچک‌تر، پیشرفت‌هایی را در طراحی تراشه و مدیریت حرارت درون خود پکیج پیش می‌برد. قالب LED نمای جانبی برای طراحی‌های نمایشگر فوق نازک در الکترونیک موبایل و پوشیدنی همچنان حیاتی باقی می‌ماند.