دیتاشیت فنی LED SMD مدل LTST-T680UBWT - آبی پخش‌شونده - زاویه دید 120 درجه - 2.6-3.4 ولت - 30 میلی‌آمپر - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) را ارائه می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ خودکار روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و با ابعاد مینیاتوری خود برای کاربردهای دارای محدودیت فضا ایده‌آل است. LED از ماده نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) برای تولید نور آبی پخش‌شونده استفاده می‌کند. عملکرد اصلی آن به عنوان نشانگر وضعیت، منبع نور سیگنال یا نور پس‌زمینه پنل جلویی در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی است.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place.
• پایه استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• سطح‌های راه‌اندازی سازگار با IC (مدار مجتمع).
• کاملاً سازگار با تجهیزات قرارگیری خودکار.
• مناسب برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR).
• پیش‌شرط‌سازی شده برای رسیدن به سطح حساسیت رطوبت JEDEC (شورای مهندسی دستگاه‌های الکترونیکی مشترک) سطح 3.

1.2 کاربردها

این LED برای کاربردهای متنوع در صنایع متعدد مناسب است، از جمله:

• تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم و همراه).
• دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه).
• لوازم خانگی و الکترونیک مصرفی.
• تجهیزات کنترل و نظارت صنعتی.
• نشانگرهای وضعیت و برق.
• روشنایی سیگنال و نماد.
• نور پس‌زمینه پنل جلویی و نمایشگر.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

مقادیر زیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• توان اتلافی (Pd):102 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که بسته LED می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای مجاز است، معمولاً در شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد قابل اعتماد در بلندمدت است.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که LED برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس. محدوده دمایی برای نگهداری در حالت غیرفعال.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در Ta=25°C و جریان مستقیم (I_F) 20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):710.0 - 280.0 میلی‌کاندلا. مقدار نور مرئی ساطع شده، که با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود. محدوده وسیع نشان می‌دهد که قطعه در رتبه‌های روشنایی مختلف موجود است.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمولی). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف شدت اندازه‌گیری شده در محور (0 درجه) می‌رسد. زاویه 120 درجه نشان‌دهنده یک الگوی نور پخش‌شونده و وسیع است که برای کاربردهای نشانگر مناسب است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):468 نانومتر (معمولی). طول موجی که در آن توان خروجی نوری حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):475 - 465 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ LED را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمولی). پهنای باند طیفی اندازه‌گیری شده در نصف حداکثر شدت (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM).
• ولتاژ مستقیم (V_F):3.4 - 2.6 ولت. افت ولتاژ دو سر LED هنگامی که با جریان 20mA راه‌اندازی می‌شود. این محدوده مشمول رتبه‌بندی (بینینگ) است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری در رتبه‌ها (بین‌ها) دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد از نظر روشنایی، رنگ و ولتاژ را برآورده می‌کنند.

3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (V_f)

رتبه‌بندی شده در I_F= 20mA. تلرانس هر رتبه ±0.1V است.

• D6:2.6V (حداقل) - 2.8V (حداکثر)
• D7:2.8V (حداقل) - 3.0V (حداکثر)
• D8:3.0V (حداقل) - 3.2V (حداکثر)
• D9:3.2V (حداقل) - 3.4V (حداکثر)

3.2 رتبه شدت نور (I_V)

رتبه‌بندی شده در I_F= 20mA. تلرانس هر رتبه ±11% است.

• T1:280.0 mcd (حداقل) - 355.0 mcd (حداکثر)
• T2:355.0 mcd (حداقل) - 450.0 mcd (حداکثر)
• U1:450.0 mcd (حداقل) - 560.0 mcd (حداکثر)
• U2:560.0 mcd (حداقل) - 710.0 mcd (حداکثر)

3.3 رتبه طول موج غالب (W_d)

رتبه‌بندی شده در I_F= 20mA. تلرانس برای هر رتبه ±1 نانومتر است.

• AC:465.0 nm (حداقل) - 470.0 nm (حداکثر)
• AD:470.0 nm (حداقل) - 475.0 nm (حداکثر)

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های عملکرد معمول (که در متن ارائه شده نشان داده نشده اما به آن ارجاع داده شده) به طور معمول رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند. طراحان باید برای این نمودارها به دیتاشیت کامل مراجعه کنند، که معمولاً شامل موارد زیر است:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان راه‌اندازی، تا حداکثر مقدار مجاز افزایش می‌یابد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:ویژگی غیرخطی V-I دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که عاملی حیاتی برای مدیریت حرارتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که توان نوری نسبی را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد، حول طول موج پیک ~468 نانومتر با FWHM معمولی 20 نانومتر متمرکز شده است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED در یک بسته‌بندی استاندارد نصب سطحی عرضه می‌شود. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (mm) با تلرانس کلی ±0.2 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نقشه ابعادی خاص، طول، عرض، ارتفاع و فاصله پایه/پد را نشان می‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

این قطعه دارای آند و کاتد است. قطبیت معمولاً با یک علامت روی بسته‌بندی یا با طراحی پد نامتقارن نشان داده می‌شود. دیتاشیت یک الگوی پد PCB توصیه شده (پد اتصال) را برای هر دو روش لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار ارائه می‌دهد تا اطمینان حاصل شود که اتصال لحیم به درستی تشکیل شده و تراز است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل پیشنهادی ریفلو IR (بدون سرب)

پروفایل لحیم‌کاری باید با استانداردهای J-STD-020B برای فرآیندهای بدون سرب مطابقت داشته باشد. پارامترهای کلیدی شامل:

• دمای پیش‌گرم:150°C تا 200°C.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260°C.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب:باید طبق مشخصات خمیر لحیم کنترل شود.
• زمان کل لحیم‌کاری:حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک (حداکثر دو سیکل ریفلو مجاز است).

توجه:پروفایل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر بستگی دارد. پروفایل ارائه شده یک هدف کلی بر اساس استانداردهای JEDEC است.

6.2 لحیم‌کاری دستی (هویه)

• دمای هویه:حداکثر 300°C.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.
• محدودیت:فقط یک بار لحیم‌کاری هنگام استفاده از هویه.

6.3 شرایط نگهداری

• بسته مهر و موم شده (با ماده رطوبت‌گیر):در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود. ظرف یک سال استفاده شود.
• بسته باز شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. توصیه می‌شود ریفلو IR ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از باز کردن بسته تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (خارج از کیسه):در یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا در جو نیتروژن نگهداری شود.
• اگر بیش از 168 ساعت در معرض هوا قرار گرفت:قبل از لحیم‌کاری، تقریباً به مدت 48 ساعت در دمای 60°C پخت شود تا رطوبت آن گرفته شده و از "پف کردن" (popcorning) در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید. LED را در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور کنید. از مایعات شیمیایی نامشخص استفاده نکنید.

7. بسته‌بندی و جابجایی

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته‌دار برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند.

• قطر قرقره:7 اینچ.
• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
• حفره‌های خالی با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند.
• بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.
• حداکثر تعداد قطعات مفقود شده متوالی (حفره‌های خالی) دو عدد است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 روش راه‌اندازی

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود که برای هر LED از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده شود یا با یک منبع جریان ثابت راه‌اندازی شوند. راه‌اندازی مستقیم LEDها به صورت موازی از یک منبع ولتاژ می‌تواند به دلیل پراکندگی طبیعی در مشخصات ولتاژ مستقیم (V_F)، حتی درون یک رتبه یکسان، منجر به تغییرات قابل توجه در روشنایی شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه توان اتلافی نسبتاً کم است (حداکثر 102 میلی‌وات)، طراحی حرارتی مناسب برای حفظ طول عمر LED و عملکرد یکنواخت ضروری است. اطمینان حاصل کنید که طراحی پد PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند، به ویژه هنگام کار در یا نزدیک حداکثر جریان DC (30mA) یا در دمای محیطی بالا. دمای اتصال بیش از حد، خروجی نور را کاهش داده و تخریب را تسریع می‌کند.

8.3 محدوده کاربرد و احتیاط‌ها

این قطعه برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی طراحی شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پزشکی، سیستم‌های ایمنی)، قبل از طراحی، مشاوره فنی خاصی مورد نیاز است. این دستگاه برای کار در ولتاژ معکوس طراحی نشده است.

9. مقایسه و تمایز فنی

ویژگی‌های کلیدی متمایزکننده این LED شاملزاویه دید وسیع 120 درجهآن با لنز پخش‌شونده است که روشنایی نرم و یکنواختی را فراهم می‌کند و برای نشانگرهای پنل ایده‌آل است. استفاده ازفناوری InGaNانتشار نور آبی کارآمد را ممکن می‌سازد. سازگاری آن با فرآیندهای استانداردریفلو IRوپیش‌شرط‌سازی سطح 3 JEDECآن را برای خطوط مونتاژ PCB مدرن و با حجم بالا مناسب می‌سازد. ساختار جامعرتبه‌بندی (بینینگ)برای ولتاژ، شدت نور و طول موج، امکان انتخاب دقیق برای برآوردن نیازهای خاص کاربرد از نظر یکنواختی رنگ و روشنایی را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

طول موج پیک (λ_P):طول موج در بالاترین نقطه منحنی خروجی طیفی LED (معمولاً 468 نانومتر).طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که رنگ درک شده توسط چشم انسان را تعریف می‌کند و از مختصات رنگی CIE محاسبه می‌شود (475-465 نانومتر). برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED آبی، آن‌ها اغلب نزدیک هستند، اما طول موج غالب برای مشخص کردن رنگ مرتبط‌تر است.

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

بله، 30mA حداکثر مقدار توصیه شدهجریان مستقیم DCاست. با این حال، کار در حداکثر مقدار مجاز مطلق، گرمای بیشتری تولید می‌کند و ممکن است قابلیت اطمینان بلندمدت را کاهش دهد. برای طول عمر و پایداری بهینه، اگر نیازهای روشنایی کاربرد اجازه دهد، راه‌اندازی با جریان کمتری مانند 20mA (شرط آزمایش) توصیه می‌شود.

10.3 چرا محدوده شدت نور اینقدر وسیع است (710-280 میلی‌کاندلا)؟

این محدوده نشان‌دهنده گستره کلی در تمام رتبه‌های روشنایی موجود (T1, T2, U1, U2) است. یک سفارش خاص برای یک رتبه واحد خواهد بود (مثلاً U1: 560-450 میلی‌کاندلا). سیستم رتبه‌بندی اطمینان می‌دهد که LEDهایی با روشنایی یکنواخت در یک محدوده تعریف شده و باریک‌تر دریافت می‌کنید.

10.4 چگونه باید "زاویه دید 120 درجه" را تفسیر کنم؟

اینزاویه دید کامل(2θ_1/2) است. به این معنی که زاویه از یک طرف که شدت نور به 50% مقدار روی محور می‌رسد، تا طرف مقابل که آن هم به 50% می‌رسد. بنابراین، LED نور قابل استفاده را در یک مخروط بسیار وسیع 120 درجه منتشر می‌کند که آن را از زوایای جانبی بسیاری قابل مشاهده می‌سازد.

11. مثال طراحی و مورد استفاده

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه با چندین LED آبی که فعالیت لینک و برق را نشان می‌دهند.

1. انتخاب قطعه:رتبه روشنایی U1 (560-450 میلی‌کاندلا) را برای دید خوب در محیط اداری انتخاب کنید. رتبه طول موج AC (470-465 نانومتر) را برای یک رنگ آبی یکنواخت در تمام نشانگرها انتخاب کنید.
2. طراحی مدار:از یک ریل تغذیه 3.3V استفاده کنید. با فرض V_Fمعمولی از رتبه D7 (2.9V) و I_Fهدف 20mA، مقاومت سری را محاسبه کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F= (3.3V - 2.9V) / 0.02A = 20 Ω. برای هر LED از یک مقاومت 20 Ω، 1/10W استفاده کنید.
3. چیدمان PCB:الگوی پد لحیم توصیه شده از دیتاشیت را پیاده‌سازی کنید. اطمینان حاصل کنید که فاصله کافی بین LEDها وجود دارد تا الگوهای نور پخش‌شونده با هم ترکیب نشوند.
4. مونتاژ:پروفایل ریفلو IR ارائه شده را دنبال کنید. پس از باز کردن کیسه ضد رطوبت، مونتاژ برد را ظرف 168 ساعت تکمیل کنید.
5. نتیجه:یک پنل با نشانگرهای آبی روشن و یکنواخت که از زاویه وسیعی به وضوح قابل مشاهده هستند و برای طول عمر محصول قابل اطمینان می‌باشند.

12. معرفی اصل عملکرد

این LED یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. هسته آن یک تراشه ساخته شده از مواد InGaN است که یک پیوند p-n تشکیل می‌دهد. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه پیوند (تقریباً 3.4-2.6 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در سراسر پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. انرژی گاف نواری خاص نیمه‌هادی InGaN طول موج فوتون را تعیین می‌کند که در این مورد در ناحیه آبی طیف مرئی (~468 نانومتر) است. لنز پخش‌شونده داخلی، نور را پراکنده می‌کند و الگوی تابش را به یک زاویه دید 120 درجه گسترش می‌دهد.

13. روندهای فناوری

LEDهای نصب سطحی به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر و بهبود یکنواختی رنگ همچنان در حال تکامل هستند. تأکید فزاینده‌ای بر تلرانس‌های سخت‌تر رتبه‌بندی برای هر دو مورد رنگ و شار نوری وجود دارد تا نیازهای کاربردهایی که نیاز به تطابق رنگ دقیق دارند، مانند نمایشگرهای تمام‌رنگ و نورپردازی معماری، برآورده شود. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی، عملکرد حرارتی را بهبود می‌بخشد و امکان جریان‌های راه‌اندازی بالاتر و خروجی نور بیشتر از ابعاد مینیاتوری را فراهم می‌کند. سازگاری با فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMT پرسرعت همچنان یک نیاز اساسی است که طراحی‌هایی را هدایت می‌کند که در برابر تنش‌های حرارتی و مکانیکی لحیم‌کاری ریفلو مقاوم هستند.