دیتاشیت LED SMD LTST-S320TGKT - نوردهی جانبی - ابعاد 3.2x2.0x1.1mm - ولتاژ 3.2V - توان 76mW - رنگ سبز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-S320TGKT یک دیود نورافشان (LED) با عملکرد بالا از نوع نصب سطحی (SMD) و با قابلیت نوردهی جانبی است. این قطعه از یک چیپ نیمه‌هادی پیشرفته نیترید گالیم ایندیم (InGaN) برای تولید نور سبز روشن استفاده می‌کند. این مؤلفه به‌طور خاص برای کاربردهایی طراحی شده است که نیاز به روشنایی از کناره قطعه دارند، نه از بالای آن. بسته‌بندی فشرده مطابق با استاندارد EIA و بسته‌بندی روی نوار و قرقره، آن را برای فرآیندهای مونتاژ خودکار با حجم بالا که در تولید الکترونیک مدرن رایج است، ایده‌آل می‌سازد.

مزایای کلیدی این LED شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است که آن را به عنوان یک محصول سازگار با محیط زیست طبقه‌بندی می‌کند. این قطعه دارای لنز شفاف آبی است که خروجی نور را به حداکثر می‌رساند و یک قاب سربی قلع‌اندود شده برای قابلیت لحیم‌کاری عالی. دستگاه به‌طور کامل با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) که استاندارد مونتاژ بردهای فناوری نصب سطحی (SMT) است، سازگاری دارد. طراحی آن اطمینان از سازگاری با تجهیزات اتوماتیک برداشت و قراردهی را فراهم می‌کند و خط تولید را روان می‌سازد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. کارکرد LED تحت این شرایط توصیه نمی‌شود. حداکثر اتلاف توان 76 میلی‌وات (mW) در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد است. جریان مستقیم پیوسته نباید از 20 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کارکرد پالسی، جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر تحت یک چرخه کاری دقیق 1/10 با عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمای محیطی 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد کار کند و در دماهای 30- تا 100+ درجه سانتی‌گراد قابل نگهداری است.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکی

در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده، LED معیارهای عملکرد اصلی خود را نشان می‌دهد. شدت نور (Iv) مقدار معمول 150 میلی‌کاندلا (mcd) را دارد، با مقدار حداقل مشخص شده 71.0 mcd. این پارامتر روشنایی درک شده نور ساطع شده را کمّی می‌کند. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، 130 درجه است که یک الگوی پرتو وسیع مناسب برای روشنایی جانبی فراهم می‌کند.

مشخصات طیفی توسط طول موج تابش پیک (λP) برابر با 530 نانومتر (nm) و طول موج غالب (λd) برابر با 525 نانومتر تعریف می‌شود. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 35 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص رنگ سبز است. از نظر الکتریکی، ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً 3.2 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با محدوده‌ای از 2.8V تا 3.6V. جریان معکوس (IR) تضمین می‌شود که 10 میکروآمپر (μA) یا کمتر باشد هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5V اعمال می‌شود، اگرچه دستگاه برای کارکرد با بایاس معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات تحمل خاص برنامه کاربردی آن‌ها را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در گام‌های 0.2 ولت دسته‌بندی می‌شود. کدهای بین D7، D8، D9 و D10 به ترتیب با محدوده‌های ولتاژ 2.80-3.00V، 3.00-3.20V، 3.20-3.40V و 3.40-3.60V مطابقت دارند که هر کدام تحمل ±0.1V دارند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در دسته‌های Q، R و S دسته‌بندی می‌شود. بین Q محدوده 71.0-112.0 mcd، بین R محدوده 112.0-180.0 mcd و بین S محدوده 180.0-280.0 mcd را پوشش می‌دهد. تحمل ±15% در هر بین اعمال می‌شود.

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

طول موج غالب، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، به صورت AP (520.0-525.0 nm)، AQ (525.0-530.0 nm) و AR (530.0-535.0 nm) دسته‌بندی می‌شود. تحمل هر بین ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1 برای توزیع طیفی، شکل 5 برای زاویه دید)، رفتار معمول آن‌ها قابل توصیف است. رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) نمایی است، که مشخصه یک دیود است. شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده کارکرد توصیه شده است. طول موج پیک ممکن است با افزایش جریان، یک جابجایی منفی جزئی (به سمت طول موج‌های کوتاه‌تر) و با افزایش دمای اتصال، یک جابجایی مثبت (به سمت طول موج‌های بلندتر) نشان دهد. درک این روندها برای طراحی سیستم‌های روشنایی پایدار و یکنواخت حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

این LED مطابق با فوت‌پرینت استاندارد SMD است. ابعاد کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع بدنه می‌شود. دیتاشیت یک نقشه مکانیکی دقیق با تمام اندازه‌گیری‌های حیاتی، از جمله فاصله پایه‌ها و اندازه کلی ارائه می‌دهد که برای طراحی الگوی لند PCB (برد مدار چاپی) ضروری است.

5.2 شناسایی قطبیت و چیدمان پد

مؤلفه دارای علامت‌گذاری قطبیت واضحی است، معمولاً یک شکاف یا نقطه روی بسته، که کاتد را نشان می‌دهد. دیتاشیت شامل یک نقشه ابعاد پد لحیم‌کاری پیشنهادی برای اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی است. همچنین جهت‌گیری بهینه برای فرآیند لحیم‌کاری را برای جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" (جایی که یک سر از روی پد بلند می‌شود) توصیه می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو IR

دستگاه برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) واجد شرایط است. یک پروفیل ریفلو پیشنهادی ارائه شده است که از استانداردهای JEDEC پیروی می‌کند. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم (150-200°C)، افزایش کنترل‌شده دما، دمای پیک حداکثر 260°C و زمان بالای 260°C محدود به حداکثر 10 ثانیه است. کل زمان پیش‌گرم باید حداکثر 120 ثانیه باشد. این پروفیل باید برای مونتاژ PCB خاص به دقت مشخصه‌یابی شود تا قابلیت اطمینان تضمین شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود. دمای نوک هویه نباید از 300°C تجاوز کند و زمان تماس با هر پایه باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود. این کار باید فقط یک بار انجام شود تا از آسیب حرارتی به بسته اپوکسی و دای نیمه‌هادی جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری و نگهداری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های الکلی مشخص شده مانند ایزوپروپیل الکل یا اتیل الکل استفاده شود. غوطه‌وری باید در دمای معمولی و به مدت کمتر از یک دقیقه باشد. مواد شیمیایی نامشخص می‌توانند به بسته آسیب برسانند. برای نگهداری، کیسه‌های ضد رطوبت بازنشده باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شوند. پس از باز شدن، LEDها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری و در عرض یک هفته استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، قبل از لحیم‌کاری، پخت در دمای 60°C به مدت حداقل 20 ساعت توصیه می‌شود تا رطوبت جذب شده حذف و از پدیده "پاپ کورن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها روی نوار حامل برجسته‌دار به عرض 8 میلی‌متر که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. جیب‌های نوار با یک نوار پوشش محافظ بالایی مهر و موم شده‌اند. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA-481 پیروی می‌کند. برای مقادیر باقی‌مانده، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه اعمال می‌شود.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED نوردهی جانبی برای کاربردهایی که نیاز به نورپردازی لبه یا نشانگر وضعیت از کناره دستگاه دارند، ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل نور پس‌زمینه برای کلیدهای ممبران، روشنایی جانبی برای نمایشگرهای LCD در دستگاه‌های دستی، نشانگرهای وضعیت روی قاب دستگاه‌های الکترونیک مصرفی (مانند روترها، ست‌تاپ‌باکس‌ها) و نور پس‌زمینه برای نمادها یا متن روی پنل‌های جلویی است.

8.2 طراحی مدار

یک مقاومت محدودکننده جریان هنگام راه‌اندازی LED از یک منبع ولتاژ اجباری است. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم LED است (برای طراحی محافظه‌کارانه از مقدار حداکثر استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 20 mA). راه‌اندازی LED با یک منبع جریان ثابت برای دستیابی به روشنایی و ثبات رنگ بهینه ترجیح داده می‌شود، به ویژه در تغییرات دما.

8.3 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است، طراحی حرارتی مناسب روی PCB برای قابلیت اطمینان بلندمدت مهم است. اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای LED به دفع گرما کمک می‌کند و دمای اتصال پایین‌تری را حفظ می‌کند که خروجی نوری و طول عمر را حفظ می‌کند.

8.4 احتیاط‌های ESD (تخلیه الکترواستاتیک)

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. روش‌های حمل و نقل باید شامل استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، زیراندازهای ضد استاتیک و ظروف رسانا باشد. تمام تجهیزات مونتاژ باید به درستی زمین شده باشند.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده اصلی این مؤلفه، طراحی نوری تابش جانبی آن است که با LEDهای SMD تابش از بالا که رایج‌تر هستند متفاوت است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند AlGaInP (برای قرمز/زرد)، چیپ InGaN بازدهی و روشنایی بالاتری در طیف سبز/آبی ارائه می‌دهد. زاویه دید 130 درجه روشنایی بسیار وسیعی فراهم می‌کند که برای کاربردهایی که نیاز به پخش نور در امتداد یک سطح دارند، مزیت محسوب می‌شود. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد ریفلو IR آن را در راستای مونتاژ مدرن SMT قرار می‌دهد، برخلاف LEDهای قدیمی‌تر تری‌هول که نیاز به لحیم‌کاری موجی دارند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. LED یک دستگاه جریان‌محور است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد شده و بلافاصله آن را از بین می‌برد. همیشه از یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

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

ج: طول موج پیک (λP) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. طول موج غالب (λd) از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود و نشان‌دهنده طول موج منفرد یک نور تک‌فام خالص است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. λd برای مشخصه‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

س: آیا می‌توانم از این LED برای کارکرد پیوسته در 20mA استفاده کنم؟

ج: بله، 20mA جریان مستقیم پیوسته DC توصیه شده است. با این حال، اطمینان حاصل کنید که دمای محیط و طراحی حرارتی PCB اجازه می‌دهد دمای اتصال در محدوده ایمن باقی بماند تا عملکرد و طول عمر مشخص شده حفظ شود.

س: چرا شرایط نگهداری برای LEDهای SMD اینقدر مهم است؟

ج: بسته اپوکسی پلاستیکی می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در طی فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند بسته را ترک دهد یا چیپ را لایه‌لایه کند - پدیده‌ای که به "پاپ کورن" معروف است. نگهداری و پخت مناسب از این امر جلوگیری می‌کند.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر وضعیت با نور جانبی برای یک روتر بی‌سیم.LED باید روی PCB اصلی نصب شود که با استفاده از فرآیند ریفلو IR بدون سرب مونتاژ شده است. نور باید از طریق یک پنجره کوچک در کنار محفظه پلاستیکی روتر بتابد تا "روشن بودن" و "فعالیت شبکه" (چشمک‌زن) را نشان دهد.



پیاده‌سازی:LTST-S320TGKT به دلیل تابش جانبی و رنگ سبز آن انتخاب می‌شود. دو LED نزدیک لبه PCB قرار می‌گیرند، هم‌تراز با لوله‌های نوری در محفظه. الگوی لند PCB مطابق با ابعاد پد پیشنهادی دیتاشیت طراحی می‌شود. یک مقاومت محدودکننده جریان 150Ω برای منبع تغذیه 5V محاسبه می‌شود (با استفاده از VF_max=3.6V، IF=20mA: R = (5-3.6)/0.02 = 70Ω، یک مقاومت 150Ω جریان ایمن‌تری حدود ~9mA فراهم می‌کند). پین GPIO میکروکنترلر LED را از طریق این مقاومت راه‌اندازی می‌کند. مونتاژ از پروفیل ریفلو مشخص شده پیروی می‌کند و محصول نهایی روشنایی جانبی واضح و با زاویه دید وسیع ارائه می‌دهد.

12. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس فناوری نیمه‌هادی InGaN است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. بازترکیب آن‌ها انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ نیترید گالیم ایندیم در ساختار چاه کوانتومی، انرژی گاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند - در این مورد، سبز در حدود 530nm. ویژگی نوردهی جانبی از طریق قرارگیری چیپ در داخل بسته و شکل‌دهی فنجان بازتابنده و لنز اپوکسی حاصل می‌شود که خروجی نور اصلی را به صورت جانبی هدایت می‌کند.

13. روندهای صنعت

روند در LEDهای SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، اندازه بسته کوچک‌تر برای کاربردهای با چگالی بالاتر و بهبود ثبات رنگ از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر ادامه دارد. همچنین تأکید فزاینده‌ای بر قابلیت اطمینان تحت شرایط سخت (دمای بالاتر، رطوبت) برای کاربردهای خودرویی و صنعتی وجود دارد. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی الکترونیک کنترل مستقیماً با دای LED (مثلاً برای LEDهای RGB آدرس‌پذیر) یک توسعه قابل توجه است، اگرچه برای LEDهای نشانگر ساده مانند این، تمرکز همچنان بر مقرون‌به‌صرفه بودن، قابلیت اطمینان و سازگاری با خطوط مونتاژ خودکار با سرعت بالا باقی می‌ماند.