دیتاشیت LED SMD مدل LTST-T180TGKT - زاویه دید 120 درجه - لنز شفاف - تراشه سبز InGaN - 20mA - ولتاژ معمول 3.2V - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-T180TGKT یک دیود نورافشان نصب سطحی (SMD) است که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. اندازه مینیاتوری آن، آن را برای کاربردهای با محدودیت فضا در طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این ال‌ای‌دی چندین مزیت کلیدی برای تولید الکترونیک مدرن ارائه می‌دهد. این قطعه به طور کامل با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و ایمنی محیطی را تضمین می‌کند. قطعه بر روی ریل‌های 7 اینچی و در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری عرضه می‌شود که آن را با تجهیزات خودکار پیک و پلیس سرعت بالا سازگار می‌کند. طراحی آن با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) که استاندارد مونتاژ PCB در حجم بالا است، سازگاری دارد. این دستگاه همچنین با مدارهای مجتمع (IC) سازگار است که طراحی مدار درایو را ساده می‌کند. بازارهای هدف اصلی شامل تجهیزات مخابراتی (تلفن‌های بی‌سیم و همراه)، دستگاه‌های اتوماسیون اداری (لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه)، لوازم خانگی و کاربردهای تابلوهای داخلی است که در آن‌ها نشانگر وضعیت قابل اعتماد یا روشنایی نماد مورد نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش، تجزیه‌ای دقیق از ویژگی‌های الکتریکی، نوری و حرارتی که مرزهای عملکرد و شرایط کاری ال‌ای‌دی را تعریف می‌کنند، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر، محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود. حداکثر اتلاف توان 76 میلی‌وات است. حداکثر جریان مستقیم پیک، هنگامی که با چرخه کاری 1/10 و پهنای پالس 0.1 میلی‌ثانیه راه‌اندازی می‌شود، نباید از 80 میلی‌آمپر تجاوز کند. جریان مستقیم پیوسته DC مجاز، 20 میلی‌آمپر است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمایی 40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد کار کرده و نگهداری شود.

2.2 ویژگی‌های حرارتی

مدیریت حرارتی برای طول عمر و پایداری عملکرد ال‌ای‌دی حیاتی است. حداکثر دمای مجاز اتصال (Tj) 115 درجه سانتی‌گراد است. مقاومت حرارتی معمول از اتصال به محیط (Rθja) 175 درجه سانتی‌گراد بر وات است. این پارامتر نشان می‌دهد که حرارت چقدر مؤثر می‌تواند از اتصال نیمه‌هادی به هوای اطراف دفع شود؛ هرچه این مقدار کمتر باشد بهتر است. چیدمان مناسب PCB با تخلیه حرارتی کافی برای حفظ دمای اتصال در محدوده ایمن، به ویژه هنگام کار در حداکثر جریان مستقیم، ضروری است.

2.3 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکرد معمول هستند که در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند. شدت نور (Iv) در جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر از حداقل 710 میلی‌کاندلا تا حداکثر 1540 میلی‌کاندلا متغیر است. زاویه دید (2θ1/2) که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود می‌رسد، 120 درجه است و میدان روشنایی بسیار وسیعی را فراهم می‌کند. طول موج اوج تابش (λP) 523 نانومتر است که آن را در ناحیه سبز طیف مرئی قرار می‌دهد. طول موج غالب (λd) که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، در 20mA از 515 نانومتر تا 530 نانومتر متغیر است. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) معمولاً 25 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) در 20mA از 2.8 ولت تا 3.8 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر است هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود؛ توجه به این نکته حیاتی است که دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است و این شرایط آزمایش صرفاً برای اهداف اطلاعاتی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات در تولید انبوه، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص ولتاژ، روشنایی و رنگ را برای کاربردشان برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (VF)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 20mA دسته‌بندی می‌شوند. کدهای دسته عبارتند از: D7 (2.8V-3.0V)، D8 (3.0V-3.2V)، D9 (3.2V-3.4V)، D10 (3.4V-3.6V) و D11 (3.6V-3.8V). تلرانس درون هر دسته ±0.1V است. انتخاب ال‌ای‌دی‌ها از یک دسته ولتاژ تنگ‌تر می‌تواند به اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگامی که چندین ال‌ای‌دی به صورت موازی متصل می‌شوند، کمک کند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور (IV)

روشنایی در سه دسته مرتب می‌شود: V1 (710-910 mcd)، V2 (910-1185 mcd) و W1 (1185-1540 mcd). تلرانس هر دسته شدت ±11% است. این دسته‌بندی برای کاربردهایی که نیاز به خروجی بصری یکنواخت در چندین نشانگر دارند، حیاتی است.

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب (Wd)

رنگ (طول موج غالب) به صورت زیر دسته‌بندی شده است: AP (515-520 nm)، AQ (520-525 nm) و AR (525-530 nm). تلرانس هر دسته ±1 نانومتر است. این امر سایه‌ای ثابت از رنگ سبز را در تمام واحدهای یک خط تولید تضمین می‌کند که برای اهداف زیبایی‌شناختی و سیگنالینگ مهم است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمول برای این نوع ال‌ای‌دی روابط کلیدی را نشان می‌دهند. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) رابطه نمایی مشخصه یک دیود را نشان می‌دهد. منحنی شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم معمولاً افزایش تقریباً خطی روشنایی با جریان را تا نقطه‌ای نشان می‌دهد، پس از آن بازده ممکن است کاهش یابد. منحنی شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط حیاتی است، زیرا خروجی ال‌ای‌دی عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. منحنی توزیع طیفی یک قله در یا نزدیک 523 نانومتر با شکلی مشخصه تعریف شده توسط پهنای نیمه 25 نانومتری نشان می‌دهد. درک این منحنی‌ها برای طراحی مدارهای درایو قوی و سیستم‌های مدیریت حرارتی به منظور دستیابی به عملکردی ثابت در طول عمر محصول و در محدوده دمای کاری مشخص شده، ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج و قطبیت

ال‌ای‌دی در یک پکیج استاندارد SMD عرضه می‌شود. رنگ لنز شفاف است و منبع نور یک تراشه InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) است که نور سبز تولید می‌کند. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.2 میلی‌متر ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی پکیج، مانند یک شکاف یا نقطه سبز شناسایی می‌شود که باید با علامت متناظر روی جای پایه PCB تراز شود.

5.2 پد اتصال PCB توصیه شده

یک نمودار الگوی لند برای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز یا فاز بخار ارائه شده است. رعایت این جای پایه توصیه شده برای دستیابی به تشکیل صحیح اتصال لحیم، اطمینان از اتصال الکتریکی خوب و تأمین استحکام مکانیکی کافی حیاتی است. طراحی پد همچنین بر مسیر حرارتی برای دفع حرارت از اتصال ال‌ای‌دی به PCB تأثیر می‌گذارد.

5.3 بسته‌بندی نوار و ریل

قطعات بر روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری که بر روی ریل‌های به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. هر ریل حاوی 5000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک ریل کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه اعمال می‌شود. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. جیب‌های نوار با یک نوار پوشش بالایی مهر و موم شده‌اند تا قطعات را در برابر رطوبت و آلودگی در طول ذخیره‌سازی و جابجایی محافظت کنند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شرایط نگهداری

نگهداری مناسب برای جلوگیری از جذب رطوبت که می‌تواند باعث \"ترکیدن\" یا ترک خوردن در طول لحیم‌کاری رفلو شود، حیاتی است. در کیسه ضد رطوبت مهر و موم شده اصلی همراه با جاذب رطوبت، ال‌ای‌دی‌ها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شده و در طول یک سال استفاده شوند. پس از باز شدن کیسه، محیط نگهداری نباید از 30°C و 60% RH تجاوز کند. قطعاتی که بیش از 168 ساعت (7 روز) در معرض شرایط محیطی قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری در دمای تقریباً 60°C به مدت حداقل 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده از بین برود.

6.2 توصیه‌های لحیم‌کاری

این ال‌ای‌دی با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفایل پیشنهادی مطابق با J-STD-020B ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم 150-200°C حداکثر به مدت 120 ثانیه، و حداکثر دمای بدنه پکیج که از 260°C برای حداکثر 10 ثانیه تجاوز نکند، می‌باشد. رفلو باید به حداکثر دو سیکل محدود شود. برای تعمیر دستی با هویه، دمای نوک هویه نباید از 300°C تجاوز کند و زمان تماس باید تنها برای یک عملیات به 3 ثانیه محدود شود. تأکید می‌شود که پروفایل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر بستگی دارد، بنابراین مشخصه‌یابی فرآیند ضروری است.

6.3 تمیزکاری

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

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 روش درایو

یک ال‌ای‌دی یک دستگاه جریان‌محور است. روشنایی آن عمدتاً تابعی از جریان مستقیم (IF) است، نه ولتاژ. بنابراین، همیشه باید با استفاده از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ راه‌اندازی شود. راه‌اندازی با یک منبع ولتاژ ساده توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند منجر به فرار حرارتی و خرابی دستگاه شود. مقدار مقاومت سری را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply - VF_LED) / IF، که در آن VF_LED ولتاژ مستقیم معمول یا حداکثر از دیتاشیت است تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت بدترین شرایط از حداکثر مقدار مجاز تجاوز نمی‌کند.

7.2 مدیریت حرارتی در طراحی

با توجه به مقاومت حرارتی 175°C/W، هیت سینک مؤثر برای عملکرد قابل اعتماد، به ویژه در دمای محیط بالا یا جریان حداکثر، ضروری است. خود PCB به عنوان هیت سینک اصلی عمل می‌کند. استفاده از یک ناحیه پد مسی بزرگتر که از طریق وایاهای حرارتی به صفحات زمین یا تغذیه متصل شده است، می‌تواند به طور قابل توجهی دفع حرارت را بهبود بخشد، دمای اتصال را کاهش دهد و در نتیجه خروجی نوری و طول عمر عملیاتی را افزایش دهد.

7.3 محدودیت‌های کاربردی

این ال‌ای‌دی برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که قابلیت اطمینان استثنایی مورد نیاز است، به ویژه در سیستم‌های حیاتی ایمنی مانند هوانوردی، حمل و نقل، پشتیبانی حیات پزشکی یا دستگاه‌های ایمنی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد، طراحی یا واجد شرایط نشده است. برای چنین کاربردهایی، مشورت با سازنده برای قطعات واجد شرایط خاص اجباری است.

8. سناریوهای کاربردی معمول و مطالعات موردی

سناریو 1: نشانگر وضعیت پنل جلویی:در یک روتر شبکه یا پنل کنترل صنعتی، می‌توان از چندین ال‌ای‌دی LTST-T180TGKT برای نشان دادن وضعیت برق، فعالیت شبکه یا خطاهای سیستم استفاده کرد. زاویه دید 120 درجه ای اطمینان می‌دهد که نشانگر از طیف گسترده‌ای از زوایا قابل مشاهده است. با انتخاب ال‌ای‌دی‌ها از یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً V2)، می‌توان به روشنایی یکنواخت در تمام نشانگرها دست یافت.

سناریو 2: نور پس‌زمینه برای پنل‌های کلید ممبران:لنز شفاف و زاویه دید وسیع این ال‌ای‌دی را برای نورپردازی لبه‌ای راهنماهای نوری نازک اکریلیک یا پلی‌کربنات که پشت نمادها روی پنل‌های کنترل لوازم خانگی یا تجهیزات پزشکی استفاده می‌شوند، مناسب می‌سازد. رنگ سبز روشنایی واضح و کم‌خیرگی فراهم می‌کند.

سناریو 3: روشنایی نماد در محیط‌های کم نور:این ال‌ای‌دی می‌تواند برای روشنایی علائم خروج، برچسب‌های کنترل یا ابزار دقیق در محیط‌هایی که نور محیط کم است، استفاده شود. شدت نور نسبتاً بالای آن (تا 1540 mcd) دید خوبی را تضمین می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. یک پایه میکروکنترلر معمولاً نمی‌تواند به طور پیوسته 20mA تأمین کند، و مهم‌تر از آن، اتصال مستقیم 5 ولت به دلیل جریان بیش از حد ال‌ای‌دی را از بین می‌برد. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان یا یک مدار درایور ترانزیستوری استفاده کنید.

س: چرا چنین محدوده وسیعی در ولتاژ مستقیم (2.8V تا 3.8V) وجود دارد؟

ج: این به دلیل تغییرات طبیعی در ساخت نیمه‌هادی‌ها است. سیستم دسته‌بندی به شما امکان می‌دهد قطعاتی با محدوده ولتاژ تنگ‌تر را برای طراحی خود انتخاب کنید تا رفتار یکنواختی را تضمین کنید، به ویژه هنگامی که ال‌ای‌دی‌ها را به صورت موازی متصل می‌کنید.

س: اگر از حداکثر دمای اتصال 115°C تجاوز کنم چه اتفاقی می‌افتد؟

ج: کار کردن بالاتر از Tj(max) تخریب ال‌ای‌دی را تسریع می‌کند و منجر به کاهش سریع خروجی نوری (افت لومن) و کوتاه شدن قابل توجه طول عمر عملیاتی می‌شود. در موارد شدید، می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار فوری شود.

س: آیا این ال‌ای‌دی برای استفاده در فضای باز مناسب است؟

ج: دیتاشیت درجه حفاظت در برابر نفوذ (IP) یا واجد شرایط بودن برای شرایط محیطی فضای باز (در معرض UV، رطوبت، چرخه حرارتی) را مشخص نکرده است. این محصول عمدتاً برای کاربردهای داخلی طراحی شده است. برای استفاده در فضای باز، یک پکیج ال‌ای‌دی به طور خاص طراحی شده و واجد شرایط مورد نیاز خواهد بود.

10. اصل عملکرد و روندهای فناوری

10.1 اصل عملکرد پایه

یک ال‌ای‌دی یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. رنگ نور توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. LTST-T180TGKT از یک تراشه InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) استفاده می‌کند که سیستم ماده استاندارد برای تولید ال‌ای‌دی‌های سبز، آبی و سفید است.

10.2 روندهای صنعت

روند کلی در ال‌ای‌دی‌های SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، چگالی توان بالاتر در پکیج‌های کوچکتر، و بهبود ثبات رنگ و بازتولید رنگ است. همچنین تمرکز قوی بر قابلیت اطمینان و طول عمر، با محرک کاربردها در روشنایی خودرو و روشنایی عمومی وجود دارد. علاوه بر این، ادغام با درایورهای هوشمند و سنسورها برای سیستم‌های روشنایی هوشمند یک حوزه نوظهور است. در حالی که این قطعه خاص یک ال‌ای‌دی نشانگر استاندارد است، فناوری زیربنایی InGaN همچنان در حال تکامل است و مرزهای عملکرد را در تمام دسته‌های ال‌ای‌دی جابجا می‌کند.