دیتاشیت LED SMD مدل LTST-M140TBKT - ابعاد 3.2x2.8x1.9 میلی‌متر - ولتاژ 2.8-3.8 ولت - توان 80 میلی‌وات - رنگ آبی - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی LTST-M140TBKT یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و دارای محدودیت فضا طراحی شده است. ابعاد مینیاتوری و پکیج استاندارد EIA آن، این قطعه را برای خطوط مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place ایده‌آل کرده و به طور قابل توجهی راندمان تولید را افزایش می‌دهد. این قطعه با استفاده از فناوری InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) ساخته شده که مسئول تولید نور آبی کارآمد است. لنز اصلی آن شفاف (Water-Clear) است که اجازه می‌دهد رنگ واقعی منبع نور بدون هیچ گونه تغییر رنگی تابیده شود.

مزایای اصلی این ال‌ای‌دی شامل مطابقت با استاندارد RoHS (برای رعایت استانداردهای بین‌المللی محیط زیستی) و سازگاری کامل با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی (Reflow) مادون قرمز (IR) بدون سرب (Pb-free) است که آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد. طراحی آن بازار گسترده‌ای را هدف قرار داده است، از جمله اما نه محدود به: تجهیزات مخابراتی (مانند چراغ‌های نشانگر وضعیت روی روترها و مودم‌ها)، دستگاه‌های اتوماسیون اداری (پرینترها، اسکنرها)، لوازم خانگی، پنل‌های کنترل صنعتی و تابلوهای نشانگر داخلی که نیازمند روشنایی نشانگر قابل اعتماد و با دوام هستند.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به ال‌ای‌دی وارد شود. کارکرد مداوم دستگاه در این محدوده‌ها یا نزدیک به آن توصیه نمی‌شود. مقادیر حداکثر مطلق در دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سلسیوس به شرح زیر است:

• توان اتلافی (Pd):80 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج ال‌ای‌دی می‌تواند به صورت گرما دفع کند بدون آنکه عملکرد یا طول عمر آن کاهش یابد.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):100 میلی‌آمپر. این جریان تنها در شرایط پالسی مجاز است، به طور خاص در چرخه کاری 1/10 با عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. از آن برای فلاش‌های کوتاه و با شدت بالا استفاده می‌شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان توصیه شده برای کارکرد پیوسته با جریان مستقیم (DC) است که عملکرد بهینه و طول عمر را تضمین می‌کند.
• محدوده دمای کاری:40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. این ال‌ای‌دی برای عملکرد صحیح در این محدوده دمایی وسیع طراحی شده و برای شرایط محیطی مختلف مناسب است.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس. دستگاه در زمان عدم کارکرد می‌تواند به طور ایمن در این محدوده نگهداری شود.

2.2 مشخصه‌های الکترواپتیکی

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C, I_F=20mA) اندازه‌گیری شده و عملکرد ال‌ای‌دی را تعریف می‌کنند.

• شار نوری (Φ_v):0.42 تا 1.35 لومن. این کل توان نور درک شده‌ای است که توسط ال‌ای‌دی تابیده می‌شود. دامنه وسیع به دلیل سیستم باینینگ (بخش 3 را ببینید) است.
• شدت نور (I_v):140 تا 450 میلی‌کاندلا. این پارامتر خروجی نور را در یک جهت خاص (معمولاً محور مرکزی) اندازه‌گیری می‌کند. این شدت برای مرجع ارائه شده و شار نوری کمیت اصلی نورسنجی است.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (مقدار معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف شدت نور در مرکز (0 درجه) می‌رسد. زاویه 120 درجه نشان‌دهنده الگوی دید بسیار وسیعی است که آن را برای کاربردهایی که ال‌ای‌دی باید از محدوده وسیعی از موقعیت‌ها قابل مشاهده باشد، عالی می‌سازد.
• طول موج پیک (λ_P):468 نانومتر (مقدار معمول). این طول موجی است که در آن تابش طیفی در قوی‌ترین حالت خود است.
• طول موج غالب (λ_d):465 تا 475 نانومتر. این طول موج واحدی است که به بهترین شکل رنگ درک شده نور (آبی) را نشان می‌دهد. تلرانس درون هر باین ±1 نانومتر است.
• عرض نیم‌ارتفاع خط طیفی (Δλ):25 نانومتر (مقدار معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است. 25 نانومتر برای یک ال‌ای‌دی آبی InGaN استاندارد است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.8 تا 3.8 ولت در جریان 20mA. این افت ولتاژ دو سر ال‌ای‌دی در حین کار است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. این ال‌ای‌دی برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر تنها برای اهداف آزمایش IR ارائه شده است. باید از اعمال ولتاژ معکوس در طراحی مدار اجتناب کرد.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس عملکرد دسته‌بندی (باین) می‌شوند. مدل LTST-M140TBKT از یک سیستم باینینگ سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (V_F)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آنها در جریان 20mA دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحی مدارهای درایور پایدار کمک می‌کند، به ویژه زمانی که چندین ال‌ای‌دی به صورت سری متصل شده‌اند. باین‌ها عبارتند از: D7 (2.8-3.0V), D8 (3.0-3.2V), D9 (3.2-3.4V), D10 (3.4-3.6V), D11 (3.6-3.8V). تلرانس هر باین ±0.1V است.

3.2 رتبه شار نوری / شدت نور

این دسته‌بندی، ال‌ای‌دی‌ها را بر اساس کل خروجی نورشان طبقه‌بندی می‌کند. این امر سطح روشنایی یکنواختی را در یک آرایه تضمین می‌کند. باین‌ها عبارتند از: C2 (0.42-0.54 Lm / 140-180 mcd), D1 (0.54-0.67 Lm / 180-224 mcd), D2 (0.67-0.84 Lm / 224-280 mcd), E1 (0.84-1.07 Lm / 280-355 mcd), E2 (1.07-1.35 Lm / 355-450 mcd). شدت نور به عنوان مرجع ارائه شده و تلرانس هر باین ±11% است.

3.3 رتبه فام رنگ (طول موج غالب)

این دسته‌بندی ثبات رنگ را تضمین می‌کند. باین‌های طول موج غالب عبارتند از: AC (465.0-470.0 نانومتر) و AD (470.0-475.0 نانومتر). تلرانس درون باین ±1 نانومتر است. این کنترل دقیق برای کاربردهایی که تطابق رنگ دقیق مورد نیاز است، مانند خوشه‌های نشانگر چندرنگ یا نور پس‌زمینه، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، مفاهیم آنها برای طراحی حیاتی است.

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. بالاتر از مقدار توصیه شده 20mA، راندمان معمولاً کاهش یافته و تولید گرما به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:این منحنی نمایی برای انتخاب مقاومت محدودکننده جریان صحیح یا طراحی یک درایور جریان ثابت اساسی است. مقدار V_Fثابت نیست بلکه با جریان و دما تغییر می‌کند.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:با افزایش دما، خروجی نوری یک ال‌ای‌دی عموماً کاهش می‌یابد. درک این کاهش رتبه (دریتینگ) برای کاربردهایی که در دمای محیطی بالا عمل می‌کنند، جهت اطمینان از روشنایی کافی ضروری است.
• توزیع طیفی:نمودار پیک تابش را در حدود 468 نانومتر با شکل و عرض نیم‌ارتفاع مشخصه نشان می‌دهد که مشخصات رنگ آبی را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این ال‌ای‌دی مطابق با طرح کلی یک پکیج SMD استاندارد است. ابعاد کلیدی شامل طول معمول 3.2 میلی‌متر، عرض 2.8 میلی‌متر و ارتفاع 1.9 میلی‌متر می‌باشد. تمامی ابعاد دارای تلرانس ±0.2 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. کاتد معمولاً توسط یک علامت روی پکیج یا یک گوشه پخ‌خورده شناسایی می‌شود.

5.2 طرح پیشنهادی پد اتصال PCB

یک دیاگرام الگوی لند (Land Pattern) ارائه شده است تا از تشکیل صحیح اتصال لحیمی در حین فرآیند ریفلو اطمینان حاصل شود. پیروی از این توصیه از بروز مشکلاتی مانند "تومب‌ستونینگ" (بلند شدن یک سر) یا لحیم ناکافی جلوگیری می‌کند. طراحی پد، جرم حرارتی را در نظر گرفته و لحیم‌کاری قابل اعتمادی را ترویج می‌دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری بازجریانی IR

دیتاشیت یک پروفیل دمایی دقیق مطابق با استاندارد J-STD-020B برای فرآیندهای بدون سرب ارائه می‌دهد. پارامترهای کلیدی شامل: ناحیه پیش‌گرم (150-200 درجه سلسیوس، حداکثر 120 ثانیه)، دمای پیک حداکثر 260 درجه سلسیوس و زمان بالای دمای مایع (TAL) مناسب برای خمیر لحیم مورد استفاده است. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به لنز اپوکسی ال‌ای‌دی و اتصالات داخلی دی (Die) حیاتی است.

6.2 نگهداری و جابجایی

این ال‌ای‌دی‌ها به رطوبت حساس هستند (سطح حساسیت به رطوبت MSL Level 3). در کیسه ضد رطوبت مهر و موم شده خود همراه با جاذب رطوبت، در صورت نگهداری در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70%، عمر قفسه‌ای یک سال دارند. پس از باز شدن کیسه، قطعات باید در شرایط ≤30°C و ≤60% RH ظرف 168 ساعت (1 هفته) استفاده شوند. اگر این زمان در معرض رطوبت بیش از حد مجاز شود، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (Bake-out) در دمای تقریبی 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده "پاپ کورنینگ" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، تنها باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) یا اتیل الکل استفاده شود. ال‌ای‌دی باید در دمای عادی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی خشن یا نامشخص می‌توانند به مواد پکیج و خواص نوری آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد به صورت نوار حامل برجسته (Embossed Carrier Tape) به عرض 12 میلی‌متر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) است. هر قرقره حاوی 3000 قطعه می‌باشد. مشخصات نوار و قرقره مطابق با استاندارد ANSI/EIA 481 است. برای مقادیر کمتر، حداقل بسته‌بندی 500 قطعه موجود است. نوار با یک نوار پوششی (Cover Tape) مهر و موم شده تا قطعات در حین حمل و نقل و جابجایی محافظت شوند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای وضعیت:نشانگر برق، فعالیت شبکه، شارژ باتری و آماده‌به‌کار سیستم در الکترونیک مصرفی، تجهیزات مخابراتی و دستگاه‌های صنعتی.
• نور پس‌زمینه پنل جلویی:روشنایی دکمه‌ها، سوئیچ‌ها یا نمادها روی پنل‌های کنترل و لوازم خانگی.
• چراغ نشانه و نماد:استفاده در تابلوهای نشانگر داخلی یا تجهیزاتی که نیاز به سیگنال آبی واضح دارند.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای تنظیم جریان مستقیم روی 20mA یا کمتر برای کارکرد پیوسته استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از رابطه R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه کنید، با استفاده از حداکثر مقدار V_Fاز باین مربوطه، تا اطمینان حاصل شود که جریان حتی با V_F LED.
• پایین نیز از محدوده مجاز فراتر نمی‌رود.مدیریت حرارتی:
• اگرچه توان اتلافی پایین است، در صورت کار در دمای محیطی بالا یا جریان حداکثر، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد تا دمای اتصال (Junction) در محدوده ایمن حفظ شود.محافظت در برابر ESD:

ال‌ای‌دی‌ها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. در حین مونتاژ، اقدامات احتیاطی استاندارد جابجایی ESD را اجرا کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های SMD آبی عمومی، مدل LTST-M140TBKT مزایای متمایزی ارائه می‌دهد: یک سیستم باینینگ استاندارد و مستند برای عملکرد قابل پیش‌بینی، زاویه دید وسیع 120 درجه برای قابلیت دید عالی خارج از محور، و تضمین سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی IR بدون سرب که برای تولید مدرن و مطابق با RoHS ضروری است. مقادیر حداکثر محافظه‌کارانه و دقیق و یادداشت‌های کاربردی آن، درجه بالاتری از قابلیت اطمینان طراحی را فراهم می‌کنند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با ولتاژ 3.3 ولت و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟_Fج: خیر. ولتاژ مستقیم از 2.8 ولت تا 3.8 ولت متغیر است. اتصال مستقیم یک منبع 3.3 ولتی می‌تواند به یک ال‌ای‌دی با V

پایین (مثلاً 2.9 ولت) جریان بیش از حد وارد کرده و به طور بالقوه آن را از بین ببرد. همیشه به یک مدار محدودکننده جریان نیاز است.

س: چرا شدت نور به صورت یک بازه و "برای مرجع" داده شده است؟

ج: شار نوری (لومن) کل خروجی نور است، در حالی که شدت نور (کاندلا) نور در یک جهت خاص است. برای یک ال‌ای‌دی با زاویه دید وسیع، شار نوری کل معیار معنادارتری است. شدت نور به عنوان یک مرجع مفید ارائه شده اما به شدت با زاویه دید تغییر می‌کند.

س: عبارت "سازگار با I.C." در ویژگی‌ها به چه معناست؟

ج: به این معنی است که مشخصات الکتریکی ال‌ای‌دی (مانند ولتاژ مستقیم و نیازهای جریان) برای اتصال مستقیم با خروجی‌های مدارهای مجتمع (IC) استاندارد، مانند پین‌های GPIO میکروکنترلرها، معمولاً از طریق یک ترانزیستور یا مقاومت ساده، مناسب است.

11. مورد عملی طراحی و استفادهمورد: طراحی یک نوار وضعیت چند ال‌ای‌دی:_Fتصور کنید که در حال طراحی یک نوار وضعیت با 5 ال‌ای‌دی آبی برای یک سوئیچ شبکه هستید. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، ال‌ای‌دی‌ها را از یک باین شار نوری یکسان (مثلاً همه از باین E1) مشخص کنید. برای ساده‌سازی مدار درایور، ال‌ای‌دی‌ها را از یک باین ولتاژ مستقیم محدود (مثلاً همه از باین D9) مشخص کنید. آنها را به صورت موازی متصل کنید، هر کدام با مقاومت محدودکننده جریان مخصوص به خود که با استفاده از حداکثر V_Fاز باین محاسبه شده است. این روش تغییرات طبیعی V

را جبران کرده و از هجوم جریان (Current Hogging) جلوگیری می‌کند و منجر به خروجی نور یکسان در تمام نشانگرها می‌شود.

12. معرفی اصل عملکرد

این ال‌ای‌دی بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک نیمه‌هادی عمل می‌کند. ناحیه فعال از جنس InGaN ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که آنها بازترکیب می‌شوند، انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور تابیده شده مطابقت دارد - در این مورد، رنگ آبی. لنز اپوکسی شفاف، دی نیمه‌هادی را کپسوله کرده، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند و خروجی نور را به الگوی دید 120 درجه مورد نظر شکل می‌دهد.

13. روندهای توسعه