دیتاشیت فنی LED زرد SMD مدل LTST-S320KSKT - دید جانبی - ابعاد 3.2x2.0x1.1mm - حداکثر ولتاژ 2.4V - توان 75mW

1. مرور کلی محصول

LTST-S320KSKT یک دیود نورافشان نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای نیازمند منبع نور تابش جانبی طراحی شده است. این قطعه از یک تراشه نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) فوق‌العاده روشن برای تولید نور زرد استفاده می‌کند. دستگاه دارای لنز شفاف آب و قاب سربی قلع‌اندود است که در یک پکیج استاندارد مطابق با استاندارد EIA بسته‌بندی شده است. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک‌اند‌پلیس سرعت بالا و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) سازگار می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• روشنایی بالا:فناوری تراشه AlInGaP شدت نوری بالایی ارائه می‌دهد، با مقادیر معمولی در محدوده 45.0 تا 180.0 میلی‌کاندلا (mcd) در جریان مستقیم 20mA.
• طراحی دید جانبی:پکیج به گونه‌ای طراحی شده است که نور را از کنار منتشر می‌کند که برای نورپس‌زمینه نشانگرها، پنل‌های نور لبه‌ای و نمایشگرهای وضعیت که نیاز به روشنایی جانبی دارند، ایده‌آل است.
• سازگاری:این دستگاه با مدارهای مجتمع (I.C.) سازگار است و برای استفاده با سیستم‌های قرارگیری خودکار طراحی شده است که فرآیند تولید را ساده می‌کند.
• انطباق محیطی:این محصول با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود.
• قابل لحیم‌کاری ریفلو:این قطعه برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز با حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه درجه‌بندی شده است که برای خطوط مونتاژ بدون سرب (Pb-free) مناسب است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

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

• توان تلف شده (Pd):75 mW. این حداکثر مقدار توانی است که LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند بدون آنکه عملکرد آن کاهش یابد یا باعث خرابی شود.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):80 mA. این حداکثر جریان پالسی مجاز است که در چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1ms مشخص شده است. حتی به طور لحظه‌ای نیز نباید از آن تجاوز کرد.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 mA. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 V. اعمال ولتاژ معکوس بیش از این مقدار می‌تواند باعث خرابی فوری و فاجعه‌بار پیوند LED شود.
• محدوده دمای کاری (T_opr):30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که LED برای عملکرد صحیح در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمایی برای نگهداری دستگاه در زمان عدم کارکرد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده و عملکرد معمولی دستگاه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):حداقل 45.0 mcd، معمولی (مشاهده دسته‌بندی)، حداکثر 180.0 mcd در I_F=20mA. اندازه‌گیری شده با استفاده از سنسوری که فیلتر شده تا با منحنی پاسخ فوتوپیک (چشم انسان) CIE مطابقت داشته باشد.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار پیک (روی محور) خود کاهش می‌یابد. یک زاویه دید گسترده مانند این، مشخصه پکیج‌های تابش جانبی است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):588 نانومتر. طول موج خاصی که LED بیشترین توان نوری را در آن منتشر می‌کند.
• طول موج غالب (λ_d):587.0 - 594.5 نانومتر در I_F=20mA. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان به عنوان رنگ (زرد) تعریف می‌شود. این مقدار از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای منبع نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):حداقل 1.80 V، معمولی (مشاهده دسته‌بندی)، حداکثر 2.40 V در I_F=20mA. افت ولتاژ در دو سر LED هنگام کار.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 μA در V_R=5V. یک جریان نشتی کوچک که وقتی دستگاه در بایاس معکوس در محدوده حداکثر مجاز خود قرار دارد، جریان می‌یابد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. LTST-S320KSKT از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

واحد: ولت (V) در 20mA. تلرانس هر دسته: ±0.1V.

- دسته F2:1.80V (حداقل) تا 2.10V (حداکثر)

- دسته F3:2.10V (حداقل) تا 2.40V (حداکثر)

3.2 دسته‌بندی شدت نور

واحد: میلی‌کاندلا (mcd) در 20mA. تلرانس هر دسته: ±15%.

- دسته P:45.0 mcd (حداقل) تا 71.0 mcd (حداکثر)

- دسته Q:71.0 mcd (حداقل) تا 112.0 mcd (حداکثر)

- دسته R:112.0 mcd (حداقل) تا 180.0 mcd (حداکثر)

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

واحد: نانومتر (nm) در 20mA. تلرانس هر دسته: ±1nm.

- دسته J:587.0 nm (حداقل) تا 589.5 nm (حداکثر)

- دسته K:589.5 nm (حداقل) تا 592.0 nm (حداکثر)

- دسته L:592.0 nm (حداقل) تا 594.5 nm (حداکثر)

شماره قطعه کامل، شامل کدهای دسته‌بندی (مانند LTST-S320KSKT)، مشخصات دقیق عملکرد دستگاه را تعیین می‌کند. طراحان باید دسته مناسب را برای برآوردن نیازهای کاربرد خود از نظر روشنایی و ثبات رنگ انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت (صفحات 6-9) ارجاع داده شده‌اند، تحلیل زیر بر اساس داده‌های جدولی ارائه شده و رفتار استاندارد LED است.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

ولتاژ مستقیم (V_F) در 20mA محدوده معمولی 1.80V تا 2.40V دارد. مانند همه دیودها، رابطه I-V نمایی است. کار کردن LED به طور قابل توجهی زیر 20mA منجر به V_Fکمتر می‌شود، در حالی که راه‌اندازی آن در حداکثر جریان DC 30mA باعث افزایش V_Fو اتلاف توان می‌شود. یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت برای عملکرد پایدار ضروری است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده کاری است. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش دمای پیوند کاهش یابد. سیستم دسته‌بندی، روشنایی قابل پیش‌بینی را در شرایط آزمایش استاندارد 20mA تضمین می‌کند.

4.3 وابستگی به دما

عملکرد LEDهای AlInGaP تحت تأثیر دما قرار می‌گیرد. با افزایش دمای پیوند، ولتاژ مستقیم معمولاً کمی کاهش می‌یابد، در حالی که خروجی نوری کاهش می‌یابد. محدوده دمای کاری مشخص شده 30- تا 85+ درجه سانتی‌گراد عملکرد قابل اطمینان را تضمین می‌کند، اما طراحی‌ها باید اتلاف حرارتی را مدیریت کنند تا روشنایی بهینه و طول عمر حفظ شود، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر جریان یا در دمای محیطی بالا.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

دستگاه مطابق با طرح استاندارد پکیج EIA است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل اندازه بدنه و فاصله پایه‌ها می‌شود که برای طراحی جای پایه PCB حیاتی هستند. طراحی دید جانبی به این معنی است که سطح نورافشان اصلی در سمت بلندتر پکیج قرار دارد.

5.2 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری و قطبیت

دیتاشیت یک الگوی لند پیشنهادی (طرح پد لحیم) برای PCB ارائه می‌دهد. رعایت این الگو تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی در حین ریفلو را تضمین می‌کند. دستگاه دارای علامت قطبیت (معمولاً نشانگر کاتد روی پکیج) است. جهت‌گیری صحیح بسیار مهم است، زیرا اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند LED را از بین ببرد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز

یک پروفیل ریفلو پیشنهادی برای فرآیندهای بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

- پیش‌گرم:150-200 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 120 ثانیه برای گرم کردن تدریجی برد و فعال‌سازی فلاکس.

- دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.

- زمان بالاتر از نقطه مایع:دستگاه باید حداکثر به مدت 10 ثانیه در معرض دمای پیک قرار گیرد. ریفلو باید حداکثر دو بار انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

- دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.

- زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.

- تکرار:باید فقط یک بار انجام شود تا تنش حرارتی به حداقل برسد.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. دیتاشیت غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه را توصیه می‌کند. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

6.4 نگهداری و جابجایی

• احتیاط‌های ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. در حین جابجایی از مچ‌بند، زیرانداز ضد استاتیک و تجهیزات زمین‌شده مناسب استفاده کنید.
• حساسیت به رطوبت:در حالی که قرقره مهر و موم شده محافظت را فراهم می‌کند، دستگاه‌های خارج شده از بسته‌بندی باید بلافاصله استفاده شوند. در صورت نیاز به نگهداری، باید در یک محیط خشک (<60% رطوبت نسبی، <30 درجه سانتی‌گراد) نگهداری شوند. برای نگهداری طولانی‌مدت خارج از بسته‌بندی اصلی، یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کن یا دسیکاتور نیتروژن توصیه می‌شود. دستگاه‌هایی که بیش از یک هفته نگهداری شده‌اند ممکن است قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (مثلاً 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 20 ساعت) داشته باشند تا از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

7. بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد، نوار حامل 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) است.

- تعداد در هر قرقره:3000 عدد.

- حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.

- مشخصات نوار:مطابق با ANSI/EIA-481. پاکت‌های خالی با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند. حداکثر تعداد مجاز قطعات گمشده متوالی دو عدد است.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• الکترونیک مصرفی:نورپردازی جانبی برای نورپس‌زمینه دکمه‌ها، نشانگرهای برق یا چراغ‌های وضعیت در لوازم خانگی، تجهیزات صوتی و کنترل از راه دور.
• ابزار دقیق:نشانگرهای پنل و نورپس‌زمینه برای مترها، کنترل‌های صنعتی و دستگاه‌های پزشکی (مشروط به اعتبارسنجی قابلیت اطمینان مناسب).
• روشنایی داخلی خودرو:نشانگرهای وضعیت کم‌مصرف، اگرچه تأیید صلاحیت مطابق با استانداردهای درجه خودرو ضروری خواهد بود.
• نورپردازی تزئینی:نورپردازی لبه برای پنل‌های آکریلیک یا تابلوها.

8.2 ملاحظات طراحی حیاتی

1. محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه کنید. از حداکثر V_Fاز دسته برای اطمینان از عدم تجاوز جریان از محدودیت‌ها حتی با تغییرات قطعه به قطعه استفاده کنید.
2. مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که طرح PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند، به ویژه اگر از چندین LED استفاده می‌شود یا در دمای محیطی بالا کار می‌کند. محدودیت اتلاف توان 75mW باید رعایت شود.
3. طراحی نوری:زاویه دید 130 درجه یک پرتو گسترده ارائه می‌دهد. برای نور هدایت‌شده‌تر، ممکن است لنزهای خارجی یا راهنماهای نور لازم باشد. لنز شفاف آب حداقل انتشار نور را ارائه می‌دهد.
4. انتخاب شکل موج:برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی ظاهری بالاتر یا مالتی‌پلکسینگ دارند، می‌توان از عملکرد پالسی تا جریان پیک (80mA، چرخه کاری 1/10) استفاده کرد، اما جریان متوسط نباید از رتبه DC تجاوز کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTST-S320KSKT از طریق ترکیب خاصی از ویژگی‌های خود متمایز می‌شود:

- ماده (AlInGaP):در مقایسه با فناوری‌های قدیمی GaAsP یا GaP، AlInGaP بازده و روشنایی به مراتب بالاتری برای رنگ‌های زرد و کهربایی ارائه می‌دهد که منجر به مصرف انرژی کمتر برای همان خروجی نور می‌شود.

- پکیج (دید جانبی):برخلاف LEDهای تابش از بالا، این پکیج به طور خاص برای کاربردهایی ساخته شده است که نور باید موازی با سطح PCB تابش شود، که فضای عمودی را ذخیره کرده و کوپلینگ نوری به راهنماهای نور را ساده می‌کند.

- قلع‌اندود کردن:پایه‌های قلع‌اندود شده قابلیت لحیم‌کاری عالی ارائه می‌دهند و با فرآیندهای بدون سرب سازگار هستند که ویژگی‌های محیطی و قابلیت اطمینان بهتری را در مقایسه با پوشش‌های قدیمی مبتنی بر سرب ارائه می‌دهند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

10.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_P):طول موج در بالاترین نقطه طیف تابش LED (588 نانومتر).طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که چشم انسان آن را مطابق با رنگ LED (587-594.5 نانومتر) درک می‌کند، که از مختصات رنگی محاسبه می‌شود. طول موج غالب برای مشخص کردن رنگ مرتبط‌تر است.

10.2 آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 30mA راه‌اندازی کنم؟

بله، 30mA حداکثر جریان مستقیم DC توصیه شده است. با این حال، کار کردن در این حداکثر، گرمای بیشتری تولید می‌کند و ممکن است طول عمر LED را در مقایسه با کار در جریان پایین‌تری مانند 20mA کاهش دهد. طراحی حرارتی مناسب در 30mA بسیار مهم است.

10.3 چگونه کد دسته‌بندی در شماره قطعه را تفسیر کنم؟

شماره قطعه کامل LTST-S320KSKT شامل کدهای دسته‌بندی جاسازی شده برای ولتاژ مستقیم (F)، شدت (P/Q/R) و طول موج غالب (J/K/L) است. برای درک محدوده عملکرد خاص دستگاهی که سفارش می‌دهید، به جداول کد دسته‌بندی در بخش‌های 3.1-3.3 مراجعه کنید.

10.4 آیا هیت سینک لازم است؟

برای یک LED منفرد که در 20mA کار می‌کند، اگر PCB یک پد مسی معقول برای پخش گرما فراهم کند، معمولاً هیت سینک اختصاصی لازم نیست. برای آرایه‌ها، کار با جریان بالا یا دمای محیطی بالا، باید تحلیل حرارتی انجام شود تا اطمینان حاصل شود که دمای پیوند در محدوده ایمن باقی می‌ماند.

11. مثال کاربردی عملی

11.1 طراحی یک نشانگر وضعیت کم‌مصرف

سناریو:یک محصول نیاز به یک LED وضعیت تابش جانبی زرد دارد که از ریل منطقی دیجیتال 5V تغذیه می‌شود.

مراحل طراحی:

1. انتخاب نقطه کاری:I_F= 15mA را برای تعادل خوب بین روشنایی و طول عمر انتخاب کنید.

2. محاسبه مقاومت سری:برای یک طراحی ایمن، از حداکثر V_Fاز بدترین حالت دسته (F3: 2.40V) استفاده کنید. R = (5V - 2.40V) / 0.015A = 173.3Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد، 180Ω را انتخاب کنید.

3. بررسی توان:توان در LED: P_LED= V_F* I_F≈ 2.4V * 0.015A = 36mW، که به خوبی زیر حداکثر 75mW است. توان در مقاومت: P_R= (I_F)² * R = (0.015)² * 180 = 40.5mW. حداقل از یک مقاومت سایز 0805 استفاده کنید.

4. طرح PCB:LED را مطابق با الگوی لند پیشنهادی قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که پد کاتد (علامت‌دار) به زمین یا سمت ولتاژ پایین‌تر متصل است.

12. معرفی اصل فناوری

LTST-S320KSKT بر اساس فناوری نیمه‌هادی AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند و در آنجا بازترکیب می‌شوند. در مواد AlInGaP، این بازترکیب عمدتاً انرژی را به صورت فوتون (نور) در ناحیه زرد طیف مرئی (حدود 590 نانومتر) آزاد می‌کند. رنگ خاص (طول موج غالب) توسط ترکیب اتمی دقیق (گاف نواری) لایه‌های نیمه‌هادی رشد یافته در حین ساخت تعیین می‌شود. پکیج تابش جانبی از یک حفره بازتابنده و یک لنز اپوکسی شفاف برای هدایت نور تولید شده به خارج از کنار قطعه استفاده می‌کند.

13. روندها و تحولات صنعت

روند کلی در LEDهای SMD مانند این به سمت موارد زیر است:

- بازده بالاتر:بهبودهای مستمر در علم مواد با هدف تولید لومن بیشتر در هر وات (lm/W)، که مصرف انرژی را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهد.

- ثبات رنگ بهبود یافته:تلرانس‌های تنگ‌تر دسته‌بندی و فرآیندهای تولید پیشرفته منجر به تغییرات کمتر در رنگ و روشنایی در یک دسته تولیدی می‌شود که برای کاربردهای استفاده از چندین LED حیاتی است.

- کوچک‌سازی:در حالی که این یک پکیج استاندارد است، صنعت همچنان به توسعه جای پایه کوچک‌تر برای کاربردهای با چگالی بالا ادامه می‌دهد.

- قابلیت اطمینان افزایش یافته:بهبودها در مواد پکیج (اپوکسی، قاب‌های پایه) و فرآیندهای تولید همچنان طول عمر عملیاتی و تحمل به شرایط محیطی سخت مانند دمای بالا و رطوبت را افزایش می‌دهند.