دیتاشیت LED SMD مدل LTST-M670KRKT - نور قرمز AlInGaP - لنز شفاف آبی - زاویه دید 120 درجه - حداکثر جریان 30 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED با روشنایی بالا و نصب سطحی را ارائه می‌دهد که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده است. این قطعه از ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید خروجی نور قرمز زنده استفاده می‌کند. این LED که در یک بسته‌بندی با لنز شفاف آبی محصور شده، برای سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار و تکنیک‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز طراحی شده و آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این قطعه شامل مطابقت با مقررات زیست‌محیطی (RoHS)، عملکرد یکنواخت در محدوده وسیعی از دمای کاری و بسته‌بندی‌ای است که جابجایی و قرارگیری کارآمد را تسهیل می‌کند. بازارهای هدف اصلی آن شامل الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و کاربردهای نشانگر عمومی است که در آن‌ها به روشنایی قرمز روشن و قابل اطمینان نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این قطعه برای کار در شرایط حداکثر مطلق زیر مشخص شده است و فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان:72 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که LED می‌تواند به صورت گرما بدون تجاوز از محدودیت‌های حرارتی خود تلف کند.
• جریان مستقیم پیک:80 میلی‌آمپر. این مقدار فقط در شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. تجاوز از این مقدار در کار DC به قطعه آسیب می‌زند.
• جریان مستقیم DC (پیوسته):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان توصیه شده برای کار پیوسته و حالت پایدار است تا اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت و حفظ عملکرد نوری مشخص شده حاصل شود.
• ولتاژ معکوس:5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیش از این مقدار می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. تضمین می‌شود که قطعه در کل این محدوده دمای صنعتی در پارامترهای مشخص شده خود عمل کند.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

جدول زیر پارامترهای کلیدی عملکرد را تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود) به تفصیل شرح می‌دهد. این مقادیر همان‌هایی هستند که طراحان باید برای محاسبات مدار و انتظارات عملکردی استفاده کنند.

• شدت نور (I_V):از حداقل 90 میلی‌کاندلا تا معمولاً 280 میلی‌کاندلا در جریان مستقیم (I_F) 20mA متغیر است. شدت با استفاده از سنسوری اندازه‌گیری می‌شود که برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) فیلتر شده است.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه. این زاویه دید گسترده، که به عنوان زاویه‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، LED را برای کاربردهایی که نیاز به دید گسترده دارند مناسب می‌سازد.
• طول موج تابش پیک (λ_P):639 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):631 نانومتر (معمول). این مقدار که از نمودار رنگی CIE مشتق شده است، بهترین نمایش طول موج منفرد از رنگ درک‌شده LED توسط چشم انسان است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای منبع نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 2.4 ولت، با محدوده‌ای از 2.0 ولت تا 2.4 ولت در I_F=20mA. تلرانس روی این مقدار +/- 0.1 ولت است. این پارامتر برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان سری بسیار مهم است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در روشنایی در بین دسته‌های تولید، شدت نور این LEDها در "باین"های خاصی دسته‌بندی می‌شود. هر باین یک محدوده تضمینی حداقل و حداکثر شدت را هنگام اندازه‌گیری در جریان آزمایش استاندارد 20mA تعریف می‌کند.

کدهای باین برای این محصول عبارتند از: Q2 (90.0-112.0 mcd)، R1 (112.0-140.0 mcd)، R2 (140.0-180.0 mcd)، S1 (180.0-224.0 mcd) و S2 (224.0-280.0 mcd). یک تلرانس +/-11% به هر باین شدت اعمال می‌شود. طراحانی که این LED را مشخص می‌کنند باید از باینی که استفاده می‌کنند آگاه باشند، زیرا مستقیماً بر روشنایی حاصل در کاربرد نهایی تأثیر می‌گذارد. برای کاربردهای حیاتی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند، باید از LEDهای با کد باین یکسان استفاده شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در سند منبع ارجاع داده شده‌اند، مفاهیم آن‌ها برای طراحی حیاتی است. روابط کلیدی که در چنین منحنی‌هایی نشان داده می‌شوند شامل موارد زیر است:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان را نشان می‌دهد. منحنی یک ولتاژ "زانو" متمایز (حدود 2.0-2.4 ولت) خواهد داشت که بالاتر از آن جریان با افزایش کوچک ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این نکته برجسته می‌کند که چرا LEDها باید با یک منبع جریان یا یک منبع ولتاژ همراه با یک مقاومت سری راه‌اندازی شوند.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:معمولاً یک رابطه تقریباً خطی بین جریان راه‌اندازی و خروجی نور در محدوده کاری توصیه شده نشان می‌دهد. راه‌اندازی LED بالاتر از حداکثر جریان DC آن ممکن است منجر به افزایش فوق‌خطی گرما و کاهش بازده شود.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:برای LEDهای AlInGaP، خروجی نور عموماً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. درک این کاهش بار برای کاربردهایی که در دمای بالا کار می‌کنند ضروری است تا اطمینان حاصل شود که روشنایی کافی حفظ می‌شود.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که یک پیک در حدود 639 نانومتر با عرض مشخصه (نیم‌عرض) حدود 20 نانومتر نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد قطعه

این LED مطابق با طرح استاندارد بسته‌بندی نصب سطحی EIA است. تمام ابعاد حیاتی برای طراحی جای پای PCB - از جمله طول بدنه، عرض، ارتفاع و فاصله پایه‌ها - در سند منبع با تلرانس استاندارد ±0.2 میلی‌متر ارائه شده است. بسته‌بندی دارای ماده لنز شفاف آبی است.

5.2 طراحی الگوی لند PCB

یک طرح پد اتصال برد مدار چاپی (PCB) توصیه شده ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری قابل اطمینان و تراز مکانیکی مناسب حاصل شود. این الگوی لند برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار بهینه شده است. رعایت این جای پای توصیه شده برای دستیابی به تشکیل اتصال لحیم خوب، مدیریت حرارتی و جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" در حین ریفلو بسیار مهم است.

5.3 شناسایی قطبیت

کاتد (ترمینال منفی) معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی بسته LED، مانند یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه برش‌خورده روی لنز یا بدنه شناسایی می‌شود. آند (ترمینال مثبت) پایه دیگر است. قطبیت صحیح باید در حین مونتاژ رعایت شود، زیرا اعمال بایاس معکوس می‌تواند به قطعه آسیب برساند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفایل پیشنهادی مطابق با استاندارد JEDEC J-STD-020B ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• دمای پیش‌گرم:150-200 درجه سلسیوس
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک بدنه:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:توصیه می‌شود از مشخصات سازنده خمیر لحیم پیروی شود، معمولاً 60-90 ثانیه.

تأکید شده است که پروفایل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر مورد استفاده بستگی دارد. توصیه می‌شود برای کاربرد خاص، مشخصه‌یابی انجام شود.

6.2 نکات لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار رود:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس.
• زمان لحیم‌کاری برای هر پایه:حداکثر 3 ثانیه.
• تعداد دفعات:لحیم‌کاری باید فقط یک بار برای هر اتصال انجام شود تا از تنش حرارتی روی بسته پلاستیکی جلوگیری شود.

6.3 شرایط نگهداری و جابجایی

حساسیت به رطوبت یک عامل حیاتی برای قطعات نصب سطحی است. این LED در یک کیسه مانع رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده است.

• نگهداری بسته مهر و موم شده:≤ 30 درجه سلسیوس و ≤ 70% رطوبت نسبی (RH). عمر قفسه یک سال از تاریخ کد است.
• پس از باز کردن بسته:"عمر کف" 168 ساعت (7 روز) است هنگامی که در ≤ 30°C و ≤ 60% RH نگهداری شود. اگر برای مدت طولانی‌تری در معرض هوا قرار گیرد، LEDها باید قبل از لحیم‌کاری در حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "ترکیدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.
• نگهداری باز بلندمدت:باید در یک ظرف دربسته همراه با ماده خشک‌کن یا در یک خشک‌کن پاک‌شده با نیتروژن باشد.

6.4 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 اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها روی نوار حامل برجسته‌دار برای ماشین‌های Pick-and-Place خودکار عرضه می‌شوند.

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با مشخصات EIA-481-1-B. نوار دارای درپوش مهر و موم است و حداکثر دو جیب قطعه خالی متوالی مجاز است.

8. توصیه‌های طراحی کاربرد

8.1 مدارهای کاربرد معمول

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. قابل اطمینان‌ترین و توصیه‌شده‌ترین روش راه‌اندازی، استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED است، حتی زمانی که چندین LED به صورت موازی به یک منبع ولتاژ متصل می‌شوند (مدل مدار A). این امر تغییرات طبیعی در ولتاژ مستقیم (V_F) از یک LED به LED دیگر را جبران می‌کند و جریان یکنواخت و در نتیجه روشنایی یکنواخت در بین تمام قطعات را تضمین می‌کند. راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا LED با کمترین V_Fجریان نامتناسبی بیشتری می‌کشد که منجر به روشنایی ناهموار و تنش بیش از حد بالقوه می‌شود.

مقدار مقاومت سری (R_s) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R_s= (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید که تضمین می‌کند جریان از I_F.

مورد نظر تجاوز نکند.

• 8.2 ملاحظات طراحیمدیریت حرارتی:
• در حالی که اتلاف توان کم است، حفظ دمای پیوندگاه در محدوده مجاز کلید عمر طولانی است. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی پدهای PCB به عنوان هیت سینک وجود دارد، به ویژه هنگام کار در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان.محافظت در برابر ESD:
• اگرچه به صراحت به عنوان بسیار حساس ذکر نشده است، اما باید در حین مونتاژ احتیاط‌های استاندارد جابجایی ESD رعایت شود.حوزه کاربرد:

این قطعه برای تجهیزات الکترونیکی استاندارد در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند یا در آن‌ها خرابی می‌تواند ایمنی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی)، صلاحیت‌یابی اضافی و مشورت با سازنده ضروری است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز GaAsP (فسفید گالیم آرسناید)، این قطعه مبتنی بر AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر در جریان راه‌اندازی یکسان می‌شود. لنز شفاف آبی، در مقابل یک لنز پخش‌شده یا رنگی، بالاترین استخراج نور ممکن و یک الگوی پرتو متمرکز و شدیدتر را فراهم می‌کند که برای کاربردهای نیازمند یک نقطه نور روشن و واضح مناسب است. زاویه دید 120 درجه تعادل خوبی بین شدت محوری و دید خارج از محور ارائه می‌دهد. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد ریفلو IR آن را از LEDهایی که ممکن است نیاز به لحیم‌کاری دستی یا موجی داشته باشند متمایز می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

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

پ: بله، 30mA حداکثر جریان مستقیم DC توصیه شده است. برای طول عمر بهینه و در نظر گرفتن اثرات دما، اغلب طراحی برای جریان پایین‌تر (مثلاً 20mA) توصیه می‌شود.

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

پ: طول موج پیک (639 نانومتر) قله فیزیکی طیف نور ساطع شده است. طول موج غالب (631 نانومتر) یک مقدار محاسبه شده است که نشان‌دهنده طول موج منفرد نور تک‌رنگ خالصی است که به نظر چشم انسان همان رنگ را دارد. طول موج غالب برای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

س: چرا حتی با یک منبع ولتاژ ثابت، یک مقاومت سری لازم است؟_Fپ: ولتاژ مستقیم یک LED دارای تلرانس است و با افزایش دما کاهش می‌یابد. یک مقاومت سری فیدبک منفی ارائه می‌دهد: اگر جریان سعی کند افزایش یابد (مثلاً به دلیل یک قطعه با V

پایین یا افزایش دما)، افت ولتاژ در دو سر مقاومت افزایش می‌یابد و افزایش جریان را محدود کرده و عملکرد LED را پایدار می‌سازد.

س: چگونه کد باین روی سفارش خود را تفسیر کنم؟

پ: کد باین (مثلاً S1) محدوده تضمینی شدت نور برای آن دسته از LEDها را مشخص می‌کند. همیشه کد باین را با جدول بخش 3 مقایسه کنید تا حداقل روشنایی که می‌توانید در طراحی خود انتظار داشته باشید را درک کنید.

11. مثال‌های کاربردی عملیمثال 1: پنل نشانگر وضعیت:

یک واحد کنترل صنعتی از آرایه‌ای از این LEDها به عنوان نشانگر خطا و وضعیت روی یک پنل جلو استفاده می‌کند. زاویه دید گسترده 120 درجه اطمینان می‌دهد که نشانگرها از موقعیت‌های مختلف برای اپراتورها قابل مشاهده باشند. طراح از باین S2 برای روشنایی بالا استفاده می‌کند و یک مقاومت سری برای جریان راه‌اندازی 20mA از یک ریل 5 ولت محاسبه می‌کند: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم (یک مقاومت استاندارد 130 یا 150 اهم انتخاب می‌شود). طرح PCB از الگوی پد توصیه شده پیروی می‌کند تا اطمینان از قرارگیری خودکار و اتصالات لحیم خوب حاصل شود.مثال 2: نور پس‌زمینه برای کلیدهای غشایی:

LED پشت یک گرافیک نیمه‌شفاف روی یک صفحه کلید غشایی قرار می‌گیرد. لنز شفاف آبی و شدت بالا یک نماد واضح و یکنواخت روشن ارائه می‌دهند. در این حالت، LED ممکن است در جریان پایین‌تری (مثلاً 10mA) راه‌اندازی شود تا سطح نور پس‌زمینه مورد نظر حاصل شود و در عین حال مصرف توان و گرما در داخل مجموعه کلید مهر و موم شده به حداقل برسد.

12. معرفی اصل فناوری

این LED مبتنی بر فناوری نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. انرژی آزاد شده در حین این بازترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نوار نیمه‌هادی را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را دیکته می‌کند - در این مورد، قرمز. لنز اپوکسی شفاف آبی برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی، شکل‌دهی به پرتو نور خروجی و افزایش استخراج نور از تراشه عمل می‌کند.

13. روندها و تحولات صنعت