دیتاشیت فنی LED چیپ SMD مدل LTST-C171TBKT - ابعاد 1.6x0.8x0.6 میلی‌متر - ولتاژ 2.8-3.8 ولت - رنگ آبی - توان 76 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C171TBKT یک LED چیپ نصب سطحی (SMD) است که برای مونتاژ الکترونیکی مدرن طراحی شده است. این قطعه متعلق به خانواده قطعات فوق‌نازک بوده و دارای فاکتور فرم فشرده با ارتفاع تنها 0.80 میلی‌متر می‌باشد. این ویژگی آن را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که محدودیت فضا و پروفایل پایین از عوامل طراحی حیاتی هستند. این قطعه از ماده نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور آبی استفاده کرده و در یک پکیج لنز شفاف آبکی محصور شده است. این قطعه برای سازگاری با تجهیزات اتوماتیک برداشت و قرارگیری و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو، شامل روش‌های مادون قرمز (IR) و فاز بخار، مهندسی شده تا ساخت در حجم بالا را تسهیل نماید.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته در 20 میلی‌آمپر ریت شده است. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. حداکثر اتلاف توان 76 میلی‌وات است. قابلیت تحمل ولتاژ معکوس 5 ولت است، اما کار پیوسته تحت بایاس معکوس ممنوع می‌باشد. محدوده دمای کاری از 20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس گسترده است، در حالی که محدوده ذخیره‌سازی وسیع‌تر و از 30- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس است. این قطعه برای لحیم‌کاری در دمای 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه در فرآیندهای IR/موج و 215 درجه سلسیوس به مدت 3 دقیقه در فاز بخار ریت شده است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) برابر 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (IV) دارای محدوده معمولی از حداقل 28.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 180.0 میلی‌کاندلا است. ولتاژ مستقیم (VF) از 2.80 ولت تا 3.80 ولت متغیر است. دستگاه نور آبی با طول موج تابش پیک معمولی (λP) برابر 468 نانومتر و محدوده طول موج غالب (λd) از 465.0 نانومتر تا 475.0 نانومتر ساطع می‌کند. عرض نیم‌ارتفاع خط طیفی (Δλ) معمولاً 25 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی است. زاویه دید (2θ1/2) 130 درجه است و میدان روشنایی وسیعی فراهم می‌کند. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت است.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول بر اساس سه پارامتر کلیدی به باین‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شود تا یکنواختی در طراحی کاربردی تضمین گردد.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در گام‌های 0.2 ولت از 2.80 ولت تا 3.80 ولت باین می‌شود. کدهای باین عبارتند از: D7 (2.80-3.00V)، D8 (3.00-3.20V)، D9 (3.20-3.40V)، D10 (3.40-3.60V) و D11 (3.60-3.80V). تلرانس ±0.1 ولت در هر باین اعمال می‌شود.

3.2 باینینگ شدت نور

شدت نور در چهار باین دسته‌بندی شده است: N (28.0-45.0 mcd)، P (45.0-71.0 mcd)، Q (71.0-112.0 mcd) و R (112.0-180.0 mcd). تلرانس ±15% برای هر باین شدت نور اعمال می‌شود.

3.3 باینینگ طول موج غالب

رنگ آبی توسط دو باین طول موج غالب تعریف می‌شود: AC (465.0-470.0 nm) و AD (470.0-475.0 nm). تلرانس برای هر باین ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمولی اشاره می‌کند که برای مهندسان طراحی ضروری هستند. این منحنی‌ها به صورت گرافیکی رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور، تأثیر دمای محیط بر شدت نور و توزیع توان طیفی نور آبی ساطع شده را نشان می‌دهند. تحلیل منحنی IV به انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب برای دستیابی به روشنایی مطلوب در حالی که راندمان حفظ می‌شود، کمک می‌کند. منحنی کاهش ریتینگ دما نشان می‌دهد که چگونه خروجی نوری با افزایش دمای محیط بالای 30 درجه سلسیوس کاهش می‌یابد، با نرخی که توسط فاکتور کاهش ریتینگ تعریف شده است. منحنی توزیع طیفی، طول موج‌های پیک و غالب را تأیید می‌کند و اطمینان می‌دهد که رنگ ساطع شده با نیازهای کاربردی مطابقت دارد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

LED چیپ از ابعاد پکیج استاندارد EIA پیروی می‌کند. تمام ابعاد حیاتی بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند، با تلرانس عمومی ±0.10 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. پروفایل فوق‌نازک 0.80 میلی‌متری یک ویژگی مکانیکی کلیدی است.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

قطعه دارای ترمینال‌های آند و کاتد است. دیتاشیت شامل یک طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری (الگوی لند) برای اطمینان از تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد و تراز مناسب در حین ریفلو می‌باشد. پایبندی به این فوت‌پرینت برای پایداری مکانیکی و مدیریت حرارتی بسیار مهم است.

5.3 مشخصات نوار و قرقره

دستگاه در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک سازگار است. تعداد استاندارد قطعات در هر قرقره 3000 عدد است. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA 481-1-A-1994 پیروی می‌کند و جیب‌های خالی قطعات توسط یک نوار پوشش بالایی مهر و موم شده‌اند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل‌های لحیم‌کاری ریفلو

پروفایل‌های ریفلو پیشنهادی مفصلی برای هر دو فرآیند لحیم معمولی (قلع-سرب) و بدون سرب ارائه شده است. پروفایل بدون سرب به طور خاص برای خمیر لحیم SnAgCu کالیبره شده است. پارامترهای کلیدی شامل دمای پیش‌گرم و زمان آن، زمان بالای نقطه ذوب، دمای پیک (حداکثر 260 درجه سلسیوس) و زمان در دمای پیک (حداکثر 5 ثانیه) می‌باشند.

6.2 احتیاط‌های نگهداری و جابجایی

LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 70% نگهداری شوند. قطعاتی که از کیسه رطوبت‌گیر اصلی خود خارج شده‌اند باید ظرف 672 ساعت (28 روز) لحیم‌کاری ریفلو شوند. برای نگهداری فراتر از این دوره، پخت در دمای تقریبی 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 24 ساعت قبل از مونتاژ توصیه می‌شود تا از آسیب ناشی از رطوبت (پاپ‌کورنینگ) در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 دستورالعمل‌های تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. استفاده از مواد شیمیایی نامشخص می‌تواند به ماده پکیج آسیب برساند.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED آبی SMD برای نور پس‌زمینه در الکترونیک مصرفی (مانند صفحه کلیدها، چراغ‌های نشانگر)، نشانگرهای وضعیت در تجهیزات ارتباطی و اداری و کاربردهای نورپردازی تزئینی مناسب است. پروفایل نازک آن، آن را برای دستگاه‌های باریک مانند تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و نمایشگرهای فوق‌نازک ایده‌آل می‌سازد.

7.2 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگامی که چندین LED به صورت موازی استفاده می‌شوند، اکیداً توصیه می‌شود که از یک مقاومت محدودکننده جریان اختصاصی به صورت سری با هر LED استفاده شود. درایو مستقیم چندین LED به صورت موازی از یک منبع جریان واحد (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصه ولتاژ مستقیم (Vf) LEDهای منفرد می‌تواند منجر به تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه، روشنایی ناهموار شود.

7.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED نسبت به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. اقدامات کنترلی ESD مناسب باید در حین جابجایی و مونتاژ اجرا شوند. این اقدامات شامل استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده یا دستکش‌های ضداستاتیک، اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام ایستگاه‌های کاری و تجهیزات و حفظ محیطی با رطوبت کنترل شده در ناحیه مونتاژ می‌باشد.

8. مقایسه و تمایز فنی

ویژگی متمایزکننده اصلی این قطعه، ارتفاع فوق‌کم 0.80 میلی‌متری آن است که در مقایسه با پکیج‌های استاندارد LED مزیت محسوب می‌شود. ترکیب زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای و ساختار باینینگ مشخص برای شدت نور، ولتاژ و طول موج، عملکرد قابل پیش‌بینی را برای طراحان فراهم می‌کند. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری IR، فاز بخار و موج، انعطاف‌پذیری در ساخت را بدون نیاز به تجهیزات تخصصی ارائه می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول (FAQs)

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

ج: طول موج پیک (λP) طول موجی است که در آن طیف تابش حداکثر شدت را دارد. 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 طراحی، طول موج غالب برای مشخصه‌گذاری رنگ مرتبط‌تر است.

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

ج: توصیه نمی‌شود. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده (2.8-3.8V) است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ نزدیک به این محدوده، در صورتی که Vf LED در انتهای پایین باشد، می‌تواند باعث جریان بیش از حد شده و به طور بالقوه به آن آسیب برساند. یک مقاومت سری برای تنظیم و محدود کردن مطمئن جریان کاری ضروری است.

س: دما چگونه بر عملکرد تأثیر می‌گذارد؟

ج: با افزایش دمای محیط، شدت نور معمولاً کاهش می‌یابد. دیتاشیت یک فاکتور کاهش ریتینگ برای جریان مستقیم بالای 30 درجه سلسیوس مشخص می‌کند. همچنین، ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دما کمی کاهش می‌یابد.

10. مطالعه موردی طراحی

یک طراحی برای یک دستگاه قابل حمل که نیاز به چندین نشانگر وضعیت آبی دارد را در نظر بگیرید. طراح LTST-C171TBKT را به دلیل پروفایل پایین آن انتخاب می‌کند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی در تمام 5 نشانگر، LEDهایی از یک باین شدت نور یکسان (مثلاً باین Q) و باین ولتاژ مستقیم یکسان (مثلاً باین D9) را مشخص می‌کند. یک منبع ولتاژ ثابت 5 ولت در دسترس است. با استفاده از Vf معمولی 3.3 ولت (نقطه میانی D9) و جریان هدف 20 میلی‌آمپر، مقدار مقاومت سری به صورت R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 اهم محاسبه می‌شود. یک مقاومت استاندارد 82 اهم یا 91 اهم انتخاب می‌شود و ریتینگ توان آن بررسی می‌گردد. چیدمان PCB از ابعاد پد توصیه شده استفاده می‌کند و شامل مناطق حفاظت ESD مناسب در ناحیه مونتاژ است.

11. معرفی اصل عملکرد

این یک دیود نورافشان نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در دو سر آند و کاتد اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال ماده نیمه‌هادی InGaN تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. گاف انرژی خاص ماده InGaN طول موج فوتون‌های ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد در ناحیه آبی طیف مرئی است. لنز اپوکسی شفاف آبکی خروجی نور را شکل داده و حفاظت محیطی را فراهم می‌کند.

12. روندهای فناوری

روند در LEDهای SMD به سمت راندمان بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، اندازه پکیج کوچک‌تر و مدیریت حرارتی بهبودیافته برای امکان جریان درایو بالاتر ادامه دارد. همچنین تمرکز بر روی تلرانس‌های باینینگ تنگ‌تر برای ارائه رنگ و روشنایی یکنواخت‌تر برای کاربردهای پرتقاضا مانند نور پس‌زمینه نمایشگر وجود دارد. تلاش برای مینیاتوری‌سازی در الکترونیک مصرفی، پکیج‌هایی حتی نازک‌تر از 0.80 میلی‌متر ارائه شده در اینجا را پیش می‌برد.