دیتاشیت LED SMD مدل LTST-E681VEWT - ابعاد 2.8x3.5x1.9 میلی‌متر - ولتاژ 2.2 ولت - توان 196 میلی‌وات - رنگ قرمز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-E681VEWT یک LED نصب سطحی با روشنایی بالا است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده که نیازمند روشنایی نشانگر مطمئن و کارآمد هستند. این قطعه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور قرمز زنده استفاده می‌کند. در یک بسته‌بندی فشرده و استاندارد صنعتی قرار گرفته که با فرآیندهای مونتاژ خودکار سازگار است و آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این LED شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) برای اطمینان از ایمنی محیط زیست است. روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود که استاندارد تجهیزات Pick-and-Place خودکار است. این قطعه همچنین برای سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) طراحی شده که روش غالب برای مونتاژ بردهای فناوری نصب سطحی (SMT) است. بازارهای هدف اصلی آن شامل الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و کاربردهای نشانگر عمومی است که در آن‌ها فضا محدود و قابلیت اطمینان کلیدی است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. کارکرد LED در شرایطی که از این مقادیر تجاوز کند توصیه نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):196 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که بسته‌بندی LED می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند. تجاوز از این حد خطر گرم شدن بیش از حد پیوند نیمه‌هادی، کاهش عمر مفید یا خرابی فاجعه‌بار را به همراه دارد.
• جریان پیشروی پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پیشروی پالسی مجاز است که تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 1 میلی‌ثانیه مشخص شده است. این مقدار به طور قابل توجهی از رتبه DC بالاتر است و امکان فلش‌های کوتاه و پر شدت را فراهم می‌کند.
• جریان پیشروی DC (I_F):70 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پیشروی پیوسته‌ای است که می‌توان تحت شرایط کارکرد عادی به LED اعمال کرد.
• محدوده دمای کارکرد:40- درجه تا 85+ درجه سانتی‌گراد. LED برای عملکرد صحیح در این محدوده دمای محیط طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه تا 100+ درجه سانتی‌گراد. این قطعه می‌تواند در این محدوده دمایی وسیع‌تر، زمانی که در حال کار نیست، بدون تخریب نگهداری شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و I_F=50mA اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. آن‌ها عملکرد معمول قطعه را تعریف می‌کنند.

• شدت نورانی (I_V):900 تا 2800 میلی‌کاندلا (mcd). این معیاری از توان درک‌شده نور ساطع شده در یک جهت خاص است. محدوده وسیع نشان‌دهنده استفاده از یک سیستم دسته‌بندی (بینینگ) است که در بخش 3 توضیح داده شده است. اندازه‌گیری از یک سنسور فیلترشده برای تقریب پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) استفاده می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نورانی به نصف مقدار اندازه‌گیری شده روی محور (0°) کاهش می‌یابد. زاویه 120 درجه نشان‌دهنده یک الگوی نور پخش‌شده و وسیع است که برای کاربردهای نیازمند دید گسترده مناسب است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):632 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی نور ساطع شده در حداکثر خود قرار دارد. این طول موج در محدوده قرمز طیف مرئی قرار می‌گیرد.
• طول موج غالب (λ_d):624 نانومتر (معمول). این پارامتر از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده تک طول‌موجی است که به بهترین شکل رنگ درک‌شده LED را نشان می‌دهد. این پارامتر کلیدی برای مشخصه‌گذاری رنگ است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). این عرض تابش طیفی در نصف حداکثر توان آن است. مقدار 20 نانومتر مشخصه LEDهای قرمز AlInGaP است و نشان‌دهنده رنگی نسبتاً خالص است.
• ولتاژ پیشرو (V_F):2.2 ولت (معمول) با تلرانس ±0.1V. این افت ولتاژ روی LED هنگامی است که با جریان مشخص‌شده 50mA راه‌اندازی می‌شود. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. این پارامتر فقط برای اطمینان از کیفیت آزمایش می‌شود. LEDبرای کار در بایاس معکوس طراحی نشده استو اعمال ولتاژ معکوس در مدار می‌تواند به آن آسیب برساند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. LTST-E681VEWT از یک سیستم دسته‌بندی بر اساس شدت نورانی در 50mA استفاده می‌کند.

کدهای دسته (V2, W1, W2, X1, X2) نشان‌دهنده محدوده‌های صعودی حداقل و حداکثر شدت نورانی هستند. برای مثال، کد دسته X2 شامل LEDهایی با شدت بین 2240 تا 2800 میلی‌کاندلا است. یک تلرانس ±11% در هر دسته اعمال می‌شود. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا درجه روشنایی مناسب برای کاربرد خود را انتخاب کنند و بین هزینه و عملکرد تعادل برقرار کنند. دیتاشیت برای این شماره قطعه خاص، دسته‌های جداگانه‌ای برای طول موج غالب یا ولتاژ پیشرو نشان نمی‌دهد که نشان‌دهنده کنترل دقیق روی آن پارامترها در حین تولید است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه‌شده ارجاع داده شده اما به طور کامل شرح داده نشده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین LEDای شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین جریان پیشرو و ولتاژ پیشرو را نشان می‌دهد. این منحنی یک ولتاژ "زانو" مشخص در حدود 1.8-2.0 ولت خواهد داشت، پس از آن جریان با افزایش جزئی ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد که دلیل ضرورت درایو جریان ثابت را برجسته می‌کند.
• شدت نورانی در مقابل جریان پیشرو:نشان می‌دهد که خروجی نور تقریباً متناسب با جریان پیشرو است، اما ممکن است در جریان‌های بسیار بالا اشباع یا کاهش بازده را نشان دهد.
• شدت نورانی در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این یک ملاحظه حیاتی برای کاربردهایی است که در محیط‌های با دمای بالا عمل می‌کنند.
• توزیع طیفی:نموداری از توان نسبی در مقابل طول موج که یک پیک در حدود 632 نانومتر و عرضی حدود 20 نانومتر در نصف توان پیک را نشان می‌دهد.
• الگوی زاویه دید:یک نمودار قطبی که توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه را با توزیع لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی به دلیل لنز پخش‌کننده تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد قطعه

این LED مطابق با بسته‌بندی استاندارد SMD موسسه EIA است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) عبارتند از:

• طول کلی: 3.2 میلی‌متر
• عرض کلی: 2.8 میلی‌متر
• ارتفاع کلی: 1.9 میلی‌متر
• عرض لنز: 2.2 میلی‌متر
• طول لنز: 3.5 میلی‌متر
• عرض پایه: 0.7 میلی‌متر
• طول پایه: 0.8 میلی‌متر

تلرانس ±0.2 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. یک نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت اصلی ارائه شده است.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

اتصال آند (مثبت) شناسایی شده است. برای لحیم‌کاری مطمئن، یک طرح پد اتصال برد مدار چاپی (PCB) توصیه‌شده ارائه شده که برای هر دو فرآیند لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و فاز بخار بهینه شده است. طراحی صحیح پد برای جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" (ایستادن قطعه روی یک سر) و اطمینان از اتصال لحیم مطمئن با مقدار صحیح خمیر لحیم حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه با لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز بدون سرب (Pb-free) سازگار است. پروفایل توصیه‌شده باید با استاندارد JEDEC شماره J-STD-020B مطابقت داشته باشد. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:150-200 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 120 ثانیه تا برد و قطعات به تدریج گرم شوند، فلاکس فعال شده و از شوک حرارتی جلوگیری شود.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد. زمان بالاتر از نقطه مایع (معمولاً 217 درجه سانتی‌گراد برای لحیم بدون سرب) باید کنترل شود.
• زمان کل لحیم‌کاری:حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک. ریفلو باید به حداکثر دو سیکل محدود شود.

تأکید شده است که پروفایل بهینه به طراحی خاص PCB، قطعات، خمیر لحیم و فر بستگی دارد و باید برای هر کاربرد مشخصه‌یابی شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

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

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه، و فقط یک سیکل لحیم‌کاری مجاز است تا از تنش حرارتی بیش از حد روی بسته‌بندی پلاستیکی و اتصالات سیمی داخلی جلوگیری شود.

6.3 شرایط نگهداری

LEDها قطعات حساس به رطوبت (MSD) هستند.

• بسته‌بندی مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. عمر قفسه‌ای یک سال است وقتی در کیسه ضد رطوبت اصلی همراه با جاذب رطوبت نگهداری شود.
• بسته‌بندی باز شده:قطعات باید در عرض 168 ساعت (7 روز) پس از قرارگیری در معرض هوای محیط (≤30°C / ≤60% RH) استفاده شوند. اگر این زمان تجاوز شود، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (بیک‌اوت) در حدود 60 درجه سانتی‌گراد برای حداقل 48 ساعت است تا رطوبت جذب‌شده حذف شده و از "ترکیدن" (ترک خوردن بسته‌بندی به دلیل فشار بخار در حین ریفلو) جلوگیری شود. برای نگهداری بلندمدت بسته‌های باز شده، از یک ظرف درب‌سته با جاذب رطوبت یا یک دسیکاتور پر از نیتروژن استفاده کنید.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم، فقط باید از حلال‌های الکلی مشخص‌شده مانند اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی برای کمتر از یک دقیقه استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز پلاستیکی یا بسته‌بندی آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

• مشخصات نوار:LEDها روی نوار حامل برجسته‌دار به عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شوند.
• مشخصات قرقره:نوار روی یک قرقره استاندارد به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است.
• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقی‌مانده.
• استانداردها:بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.
• شماره قطعه:LTST-E681VEWT. قرارداد نام‌گذاری معمولاً شامل کد سری (LTST)، بسته‌بندی/سبک، کد رنگ/طول موج (E681VE) و احتمالاً سایر واریانت‌ها (WT) است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی پایدار و یکنواخت، به ویژه هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LEDاجباری است. مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. با استفاده از V_Fمعمول 2.2V و I_Fمورد نظر 20mA با منبع 5V: R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 اهم. یک مقاومت استاندارد 150 اهم مناسب خواهد بود. راه‌اندازی مستقیم LEDها از یک منبع ولتاژ بدون محدودیت جریان منجر به جریان بیش از حد و خرابی سریع می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان نسبتاً کم است (196mW)، مدیریت حرارتی مؤثر هنوز برای حفظ قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور یکنواخت مهم است. اطمینان حاصل کنید که PCB مساحت مسی کافی متصل به پد حرارتی LED (در صورت وجود) یا پایه‌ها برای کمک به دفع گرما دارد. از کارکرد در حداکثر جریان و محدودیت‌های دمایی مطلق برای دوره‌های طولانی خودداری کنید.

8.3 محدوده کاربرد

این LED برای تجهیزات الکترونیکی عمومی مانند لوازم اداری، دستگاه‌های ارتباطی و کاربردهای خانگی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهای حیاتی ایمنی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل) طراحی یا تأیید نشده است. برای چنین کاربردهایی، باید قطعاتی با گواهی‌های قابلیت اطمینان مناسب تهیه شوند.

9. مقایسه و تمایز فنی

مزایای کلیدی LTST-E681VEWT در کلاس خود شامل موارد زیر است:

• فناوری مواد:استفاده از AlInGaP که معمولاً بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری برای رنگ‌های قرمز و کهربایی در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP ارائه می‌دهد.
• روشنایی:با حداکثر شدت 2800 میلی‌کاندلا، روشنایی بالایی در یک اندازه بسته‌بندی استاندارد ارائه می‌دهد.
• زاویه دید:زاویه دید وسیع 120 درجه با لنز پخش‌کننده، دید عالی خارج از محور را فراهم می‌کند که برای نشانگرهای وضعیت نسبت به LEDهای با پرتو باریک ترجیح داده می‌شود.
• سازگاری فرآیندی:سازگاری کامل با مونتاژ خودکار SMT و پروفایل‌های استاندارد ریفلو بدون سرب، پیچیدگی و هزینه تولید را کاهش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

س: آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت سری راه‌اندازی کنم اگر منبع تغذیه من دقیقاً 2.2 ولت باشد؟

ج: خیر. ولتاژ پیشرو یک تلرانس (±0.1V) دارد و با دما تغییر می‌کند. یک ولتاژ اضافه جزئی باعث افزایش بزرگ و کنترل‌نشده جریان شده و به طور بالقوه LED را از بین می‌برد. همیشه از یک مکانیزم محدودکننده جریان استفاده کنید.

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

ج: طول موج پیک جایی است که بیشترین انرژی نور به طور فیزیکی ساطع می‌شود. طول موج غالب از مختصات رنگی محاسبه می‌شود و نشان‌دهنده رنگی است که چشم انسان درک می‌کند. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این LED قرمز، آن‌ها اغلب نزدیک هستند، اما طول موج غالب پارامتر کلیدی برای تطابق رنگ است.

س: برد من پس از لحیم‌کاری شسته خواهد شد. آیا این LED سازگار است؟

ج: دیتاشیت مشخص می‌کند که تمیزکاری فقط با حلال‌های الکلی (ایزوپروپیل یا اتانول) برای کمتر از یک دقیقه انجام شود. بسیاری از پاک‌کننده‌های فلاکس آبی یا قوی ممکن است به بسته‌بندی آسیب برسانند. سازگاری با فرآیند تمیزکاری خاص خود را تأیید کنید.

س: چرا پس از باز کردن کیسه یک عمر قفسه‌ای 168 ساعته وجود دارد؟

ج: بسته‌بندی پلاستیکی رطوبت را از هوا جذب می‌کند. در حین گرمای زیاد لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت می‌تواند به سرعت به بخار تبدیل شود و باعث فشار داخلی شود که می‌تواند بسته‌بندی را ترک دهد یا لایه‌های داخلی را جدا کند ("ترکیدن"). محدودیت 168 ساعته و روش پخت این خطر را مدیریت می‌کند.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت برق برای یک روتر DC 12 ولت.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان درایو:یک I_Fمحافظه‌کارانه 15mA برای عمر طولانی و گرمای کمتر انتخاب کنید.

2. محاسبه مقاومت:با استفاده از V_Fمعمول = 2.2V. R = (12V - 2.2V) / 0.015A = 653 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد، 680 اهم استفاده کنید.

3. محاسبه توان مقاومت: P_R= I_F²* R = (0.015)²* 680 = 0.153W. یک مقاومت استاندارد 1/4W (0.25W) کافی است.

4. چیدمان PCB:LED و مقاومت 680 اهمی آن را نزدیک به هم قرار دهید. طرح پد توصیه‌شده از دیتاشیت را برای لحیم‌کاری مطمئن دنبال کنید.

5. مونتاژ:از پروفایل ریفلو بدون سرب مطابق با JEDEC استفاده کنید. اگر بردها بیش از 7 روز پس از باز شدن کیسه LED مونتاژ شوند، ابتدا LEDها را بپزید.

12. اصل عملکرد

تابش نور در LTST-E681VEWT بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو بیشتر از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، قرمز در حدود 624-632 نانومتر. لنز اپوکسی پخش‌کننده روی تراشه برای استخراج نور از نیمه‌هادی و شکل‌دهی توزیع زاویه‌ای آن به یک الگوی وسیع 120 درجه عمل می‌کند.

13. روندهای فناوری

صنعت اپتوالکترونیک برای LEDهای نشانگر همچنان در حال تکامل است. روندهای کلی مرتبط با قطعاتی مانند LTST-E681VEWT شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده:بهبودهای مستمر در علم مواد با هدف تولید لومن بیشتر در هر وات (lm/W) است که امکان خروجی روشن‌تر در جریان یکسان یا روشنایی یکسان با مصرف توان کمتر و گرمای کمتر را فراهم می‌کند.
• کوچک‌سازی:در حالی که بسته‌بندی‌های استاندارد مانند این همچنان رایج هستند، فشار مداومی برای کاهش سطح اشغال و ارتفاع برای دستگاه‌های الکترونیکی باریک‌تر وجود دارد.
• افزایش قابلیت اطمینان:بهبود در مواد بسته‌بندی، تکنیک‌های اتصال تراشه و اتصال سیمی با هدف افزایش عمر عملیاتی و افزایش تحمل به تنش حرارتی و مکانیکی است.
• یکنواختی رنگ:تلرانس‌های تنگ‌تر دسته‌بندی و کنترل‌های پیشرفته تولید، تغییرات رنگ و روشنایی از دسته به دسته را کاهش می‌دهند که برای کاربردهای استفاده از چندین LED حیاتی است.
• یکپارچه‌سازی:روندی به سمت یکپارچه‌سازی مدار درایو، ویژگی‌های محافظتی (مانند دیودهای ESD) یا چندین تراشه LED (RGB) در یک بسته واحد وجود دارد، اگرچه LEDهای مجزا برای سادگی و هزینه در بسیاری از کاربردها اساسی باقی می‌مانند.