دیتاشیت LED SMD مدل LTST-108TBKT - ابعاد 3.2x2.8x1.9 میلی‌متر - ولتاژ 2.8-3.8 ولت - توان 80 میلی‌وات - آبی InGaN - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک دیود نورافشان (LED) نصب‌سطحی (SMD) را ارائه می‌دهد. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است و آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد. ابعاد مینیاتوری آن نیازهای کاربردهای با محدودیت فضا در بخش‌های مختلف الکترونیکی را برطرف می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای تجهیزات Pick-and-Place خودکار.
• طرح‌بندی بسته استاندارد EIA برای سازگاری طراحی.
• سازگار با منطق ورودی، مناسب برای درایو مستقیم از مدارهای دیجیتال استاندارد.
• طراحی شده برای سازگاری با فرآیندهای قرارگیری خودکار و لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR).
• شرط‌دهی شده مطابق با سطح حساسیت رطوبت JEDEC سطح 3.

1.2 کاربردها

این LED برای استفاده به عنوان نشانگر وضعیت، المان نور پس‌زمینه، یا منبع نور سیگنال در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی در نظر گرفته شده است. زمینه‌های کاربردی معمول شامل موارد زیر است:

• دستگاه‌های مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم، تلفن‌های همراه).
• تجهیزات اتوماسیون اداری (مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه).
• لوازم خانگی مصرفی.
• تجهیزات کنترل و نظارت صنعتی.
• تابلوهای نشانگر داخلی و نورپردازی پنل جلویی.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

بخش‌های زیر جزئیات پارامترهای حیاتی الکتریکی، نوری و محیطی را که عملکرد و محدودیت‌های عملیاتی قطعه را تعریف می‌کنند، تشریح می‌کنند.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (Pd):80 میلی‌وات. این حداکثر اتلاف توان مجاز درون قطعه است که عمدتاً به صورت حرارت ناشی از جریان مستقیم است.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای است که فقط در شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت است.
• محدوده دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که قطعه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمایی برای نگهداری در حالت غیرعملیاتی.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکی

این مشخصات تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C, I_F=20mA) اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد معمول هستند.

• شدت نور (I_V):112.0 - 280.0 میلی‌کاندلا (mcd). روشنایی درک شده LED که توسط یک سنسور فیلتر شده مطابق با پاسخ چشم فوتوپیک CIE اندازه‌گیری می‌شود. محدوده وسیع از طریق یک سیستم باینینگ مدیریت می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):110 درجه (معمول). به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (روی محور) کاهش می‌یابد. زاویه 110 درجه نشان‌دهنده الگوی انتشار گسترده و پخش‌شده مناسب برای کاربردهای نشانگر است.
• طول موج تابش پیک (λ_p):468 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن توان خروجی نوری حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):465 - 475 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ (آبی) را تعریف می‌کند. این مقدار از مختصات رنگی CIE استخراج می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):25 نانومتر (معمول). پهنای باند طیفی اندازه‌گیری شده در نصف حداکثر شدت (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM).
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.8 - 3.8 ولت. افت ولتاژ دو سر LED هنگامی که با جریان مستقیم مشخص شده (20mA) راه‌اندازی می‌شود.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. قطعه برای عملکرد بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در گروه‌های عملکردی یا \"باین\"ها دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (V_F)

واحدها بر حسب ولت در I_F= 20mA هستند. تلرانس درون هر باین ±0.10V است.

• باین D7: 2.8V (حداقل) - 3.0V (حداکثر)
• باین D8: 3.0V - 3.2V
• باین D9: 3.2V - 3.4V
• باین D10: 3.4V - 3.6V
• باین D11: 3.6V - 3.8V

3.2 باینینگ شدت نور (I_V)

واحدها بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) در I_F= 20mA هستند. تلرانس درون هر باین ±11% است.

• باین R1: 112 mcd - 140 mcd
• باین R2: 140 mcd - 180 mcd
• باین S1: 180 mcd - 224 mcd
• باین S2: 224 mcd - 280 mcd

3.3 باینینگ طول موج غالب (λ_d)

واحدها بر حسب نانومتر (nm) در I_F= 20mA هستند. تلرانس درون هر باین ±1nm است.

• باین AC: 465.0 nm - 470.0 nm
• باین AD: 470.0 nm - 475.0 nm

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های عملکرد معمول بینشی در مورد چگونگی تغییر پارامترها با شرایط عملیاتی ارائه می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحی مدار مقاوم ضروری هستند.

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

منحنی I-V رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. راه‌اندازی LED نیازمند یک مکانیزم محدودکننده جریان (مانند یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت) است تا از تجاوز از حداکثر جریان مجاز جلوگیری شود، زیرا افزایش‌های کوچک در ولتاژ می‌تواند منجر به افزایش‌های بزرگ در جریان شود.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این منحنی معمولاً یک رابطه تقریباً خطی بین جریان درایو و خروجی نور در محدوده عملیاتی توصیه شده نشان می‌دهد. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش اثرات حرارتی کاهش یابد.

4.3 توزیع طیفی

منحنی خروجی طیفی حول طول موج پیک 468 نانومتر با نیم‌عرض معمول 25 نانومتر متمرکز است که خلوص رنگ آبی را تعریف می‌کند.

4.4 وابستگی دمایی

پارامترهای کلیدی مانند ولتاژ مستقیم و شدت نور وابسته به دما هستند. ولتاژ مستقیم معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد، در حالی که شدت نور عموماً کاهش می‌یابد. طراحان باید مدیریت حرارتی را در نظر بگیرند، به ویژه در کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

قطعه دارای یک بسته SMD استاندارد است. ابعاد حیاتی شامل اندازه بدنه تقریباً 3.2 میلی‌متر طول، 2.8 میلی‌متر عرض و ارتفاع 1.9 میلی‌متر است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.2 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. رنگ لنز شفاف و رنگ منبع نور آبی InGaN است.

5.2 طرح‌بندی پد اتصال PCB توصیه شده

یک نمودار الگوی لند برای طراحی جای پای PCB ارائه شده است. این الگو برای تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد در طول لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار بهینه شده است و اتصال مکانیکی و اتلاف حرارت مناسب را تضمین می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی بسته، مانند یک شکاف، نقطه سبز یا گوشه بریده شده، نشان داده می‌شود. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ رعایت شود تا عملکرد مناسب تضمین گردد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو IR

یک پروفیل دمایی پیشنهادی مطابق با J-STD-020B برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• دمای پیش‌گرم:150-200°C
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260°C.
• زمان بالاتر از مایع:مطابق با منحنی پروفیل ارائه شده.
• زمان کل لحیم‌کاری:حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک (حداکثر دو سیکل ریفلو مجاز است).

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

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از یک هویه با دمای حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید. زمان تماس باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود و این عمل فقط یک بار انجام شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید. غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به مواد بسته آسیب برسانند.

6.4 نگهداری و جابجایی

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. عمر قفسه یک سال است هنگامی که در کیسه ضد رطوبت اصلی با ماده خشک‌کن نگهداری می‌شود.
• بسته باز شده:برای قطعات خارج شده از کیسه ضد رطوبت، محیط نگهداری نباید از 30°C و 60% RH تجاوز کند. توصیه می‌شود لحیم‌کاری ریفلو IR در عرض 168 ساعت (7 روز) پس از در معرض قرارگیری تکمیل شود.
• در معرض قرارگیری طولانی‌مدت:LEDهایی که بیش از 168 ساعت در معرض هوا قرار گرفته‌اند، باید قبل از مونتاژ لحیم‌کاری، تقریباً در دمای 60°C به مدت حداقل 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از \"پاپ کورن شدن\" در طول ریفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات در نوار حامل برجسته با نوار پوششی عرضه می‌شوند.

• عرض نوار حامل: 8mm.
• قطر قرقره:7 اینچ (178mm).
• تعداد در هر قرقره:4000 قطعه.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
• بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

LED باید با یک دستگاه محدودکننده جریان راه‌اندازی شود. ساده‌ترین روش استفاده از یک مقاومت سری است. مقدار مقاومت (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (مثلاً 3.8V) استفاده کنید تا جریان کافی در تمام شرایط تضمین شود. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و هدف I_Fمعادل 20mA: R_s= (5V - 3.8V) / 0.020A = 60Ω. یک مقاومت استاندارد 62Ω یا 68Ω مناسب خواهد بود. برای دقت یا پایداری، استفاده از یک درایور جریان ثابت توصیه می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (80mW)، طراحی حرارتی موثر روی PCB هنوز برای طول عمر و عملکرد پایدار مهم است، به ویژه در دمای محیط بالا یا فضاهای محصور. اطمینان حاصل کنید که طراحی پد PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند و چیدمان کلی برد را برای اتلاف حرارت در نظر بگیرید.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید گسترده 110 درجه این LED را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند مناسب می‌سازد. برای نور متمرکز یا جهت‌دار، اپتیک ثانویه (لنزها، راهنماهای نور) مورد نیاز خواهد بود. لنز شفاف برای انتشار رنگ واقعی بهینه است.

9. مقایسه و تمایز فنی

این قطعه متعلق به خانواده LEDهای SMD استاندارد است. تمایزهای کلیدی آن شامل ترکیب خاص آن از یک چیپ آبی InGaN، زاویه دید گسترده و ساختار باینینگ آن برای V_F, I_V, و λ_dاست. در مقایسه با جایگزین‌های غیر باین شده یا با باینینگ گسترده، کنترل بیشتری به طراحان بر ثبات رنگ و تطابق روشنایی در آرایه‌های چند LEDی ارائه می‌دهد، که برای کاربردهایی مانند نور پس‌زمینه یا نشانگرهای وضعیت که ظاهر یکنواخت مورد نیاز است، حیاتی می‌باشد.

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 فیزیکی است که در آن LED بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند.طول موج غالب (λ_d)یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (مختصات CIE) است که به بهترین شکل رنگ مورد مشاهده ما را نشان می‌دهد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED آبی، این دو اغلب نزدیک هستند، اما λ_dپارامتر مرتبط برای تطابق رنگ است.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3V و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

No.این کار توصیه نمی‌شود و احتمالاً به LED آسیب می‌رساند. ولتاژ مستقیم از 2.8V تا 3.8V متغیر است. در 3.3V، یک LED با V_Fدر انتهای پایین محدوده (مثلاً 2.9V) یک جریان افزایشی کنترل نشده و بالقوه مخرب را تجربه خواهد کرد. همیشه از یک مکانیزم محدودکننده جریان استفاده کنید.

10.3 چرا پس از باز کردن کیسه مانع رطوبت، یک عمر مفید 168 ساعته وجود دارد؟

بسته‌های SMD می‌توانند رطوبت را از جو جذب کنند. در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که ممکن است بسته را ترک دهد (\"پاپ کورن شدن\" یا \"لایه‌لایه شدن\"). محدودیت 168 ساعته زمان در معرض قرارگیری ایمن برای سطح حساسیت رطوبت مشخص شده (MSL 3) قبل از نیاز به پخت است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل وضعیت چند نشانگر برای یک روتر شبکه.پنل به 10 LED آبی یکسان برای نشان دادن فعالیت لینک و وضعیت برق نیاز دارد. برای اطمینان از اینکه همه LEDها به یک اندازه روشن و با سایه آبی یکسان به نظر می‌رسند، طراح باید هنگام سفارش کدهای باین تنگ را مشخص کند. به عنوان مثال، مشخص کردن باین S1 برای شدت نور (180-224 mcd) و باین AC برای طول موج (465-470 nm) ثبات بصری در سراسر پنل را تضمین می‌کند. مدار درایو از یک ریل مشترک 5V با مقاومت‌های سری 68Ω جداگانه برای هر LED استفاده می‌کند، که بر اساس حداکثر V_Fمحاسبه شده است تا جریان کافی حتی برای LEDهای در باین‌های ولتاژ بالاتر تضمین شود.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای نورافشان (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. رنگ خاص (طول موج) نور ساطع شده توسط انرژی گاف باند مواد نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. این LED خاص از ایندیوم گالیم نیترید (InGaN) به عنوان ماده فعال استفاده می‌کند که قادر به تولید نور با بازده بالا در طیف آبی است.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای SMD همچنان بر چندین حوزه کلیدی متمرکز است: افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی)، بهبود بازتولید رنگ و ثبات، کوچک‌سازی بیشتر بسته‌ها و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط عملیاتی دمای بالا و جریان بالا. استفاده از مواد نیمه‌هادی پیشرفته مانند InGaN در دستیابی به LEDهای آبی و سبز با روشنایی بالا حیاتی بوده است، که برای تولید نور سفید از طریق تبدیل فسفر نیز اساسی هستند. روند به سمت اتوماسیون و اینترنت اشیا (IoT) تقاضا برای راه‌حل‌های نشانگر قابل اعتماد، فشرده و بهینه از نظر انرژی مانند این قطعه را هدایت می‌کند.