دیتاشیت LED SMD مدل LTST-M140TGKT - ابعاد 3.2x1.6x1.2 میلی‌متر - حداکثر ولتاژ 3.8 ولت - توان 80 میلی‌وات - لنز شفاف آب - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل LTST-M140TGKT را ارائه می‌دهد که یک دیود نورافشان (LED) نصب‌سطحی (SMD) است. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهایی که محدودیت فضا حیاتی است مناسب می‌باشد. LED دارای یک لنز شفاف آب است که یک تراشه نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) را پوشانده و نور سبز ساطع می‌کند.

اهداف اصلی طراحی این خانواده LED شامل سازگاری با تولید انبوه، قابلیت اطمینان تحت شرایط استاندارد عملیاتی و عملکرد نوری یکنواخت است. این LEDها برای برآورده کردن نیازهای تجهیزات الکترونیکی مدرن مهندسی شده‌اند و تعادلی از اندازه، عملکرد و مقرون‌به‌صرفه بودن را برای کارکردهای نشانگر و نورپردازی ارائه می‌دهند.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• بسته‌بندی شده در نوار استاندارد صنعتی 12 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای تجهیزات خودکار Pick-and-Place.
• طرح پکیج استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• ویژگی‌های ورودی/خروجی با سطوح منطقی استاندارد مدارهای مجتمع (IC) سازگار است.
• طراحی شده برای سازگاری با سیستم‌های خودکار قرارگیری و مونتاژ.
• مقاوم در برابر فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) که معمولاً در فناوری نصب سطحی (SMT) استفاده می‌شود.
• شرط‌دهی شده مطابق با سطح حساسیت رطوبت JEDEC (شورای مهندسی دستگاه‌های الکترونیکی مشترک) سطح 3، که نشان‌دهنده عمر مفید 168 ساعته در دمای <30°C و رطوبت نسبی 60% پس از باز کردن بسته است.

1.2 کاربردها

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

• تجهیزات مخابراتی (مانند روترها، سوئیچ‌ها، تلفن‌ها).
• دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند پرینترها، اسکنرها، دستگاه‌های چندکاره).
• لوازم خانگی و الکترونیک مصرفی.
• پنل‌های کنترل و تجهیزات صنعتی.
• نور پس‌زمینه پنل جلویی برای نمایشگرها و دکمه‌ها.
• چراغ‌های نمادین یا اطلاعاتی در محیط‌های داخلی.

2. ابعاد پکیج و اطلاعات مکانیکی

LTST-M140TGKT از یک پکیج استاندارد LED SMD استفاده می‌کند. رنگ لنز به عنوان \"شفاف آب\" مشخص شده و رنگ منبع نور سبز است که توسط تراشه InGaN تولید می‌شود.

نکات کلیدی مکانیکی:

• تمامی ابعاد خطی ارائه شده در نقشه پکیج بر حسب میلی‌متر (mm) است.
• تلرانس ابعادی پیش‌فرض ±0.2 میلی‌متر (±0.008 اینچ) است مگر اینکه یادداشت خاصی روی نقشه خلاف آن را نشان دهد.
• پکیج برای پایداری در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو و عملکرد نوری قابل اطمینان در طول عمر محصول طراحی شده است.

3. ریتینگ‌ها و مشخصات

تمامی مشخصات در دمای محیط (Ta) برابر 25°C تعریف شده‌اند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. تجاوز از ریتینگ‌های حداکثر مطلق ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شود.

3.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

• توان تلف شده (Pd):80 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):100 میلی‌آمپر (حداکثر مجاز تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):20 میلی‌آمپر (DC).
• محدوده دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.

3.2 پروفایل پیشنهادی ریفلو IR برای فرآیند بدون سرب

قطعه برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب واجد شرایط است. پروفایل ریفلو توصیه شده مطابق با استاندارد J-STD-020B است. پارامترهای کلیدی این پروفایل شامل پیش‌گرم کنترل شده، زمان تعریف شده بالاتر از نقطه ذوب و حداکثر دمای 260 درجه سلسیوس است. نرخ‌های افزایش دما، زمان‌های خیساندن و نرخ‌های خنک‌سازی خاص باید برای مونتاژ PCB خاص بهینه شوند، اما این پروفایل اطمینان می‌دهد که یکپارچگی پکیج LED در حین لحیم‌کاری حفظ می‌شود.

3.3 مشخصات الکتریکی و نوری

عملکرد تیپیکال در I_F= 20 میلی‌آمپر و Ta = 25°C اندازه‌گیری می‌شود.

• شار نوری (Φ_v):0.84 لومن (حداقل)، 2.70 لومن (حداکثر). اندازه‌گیری شده با سنسور/فیلتری که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند.
• شدت نور (I_v):280 میلی‌کاندلا (حداقل)، 900 میلی‌کاندلا (حداکثر). این یک مقدار مشتق شده از شار نوری برای مرجع است؛ مشخصه نوری اولیه شار نوری می‌باشد.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (تیپیکال). به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نصف شدت پیک محوری است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):518 نانومتر (تیپیکال). طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):520 نانومتر تا 535 نانومتر. طول موج منفردی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند. تلرانس درون هر بین ±1 نانومتر است.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):35 نانومتر (تیپیکال). عرض طیفی در 50% از شدت پیک.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.8 ولت (حداقل)، 3.8 ولت (حداکثر) در 20 میلی‌آمپر. تلرانس برای یک بین خاص ±0.1 ولت است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5 ولت. دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این تست فقط برای تأیید کیفیت است.

نکات مهم اندازه‌گیری:

1. شار نوری کمیت فتومتریک اولیه است. شدت نور (mcd) بر اساس شرایط اندازه‌گیری استاندارد برای مرجع ارائه شده است.
2. زاویه دید توسط نقاط نیمه‌شدت تعریف می‌شود.
3. طول موج غالب از مختصات رنگی CIE مشتق می‌شود.
4. تست ولتاژ معکوس برای تضمین کیفیت داخلی است؛ LED نباید در مدارهای کاربردی تحت بایاس معکوس قرار گیرد.

4. سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در بین‌ها (Bin) دسته‌بندی می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد بین مناسب را با توجه به نیازهای کاربرد خود انتخاب کنند.

4.1 رتبه ولتاژ مستقیم (V_F)

بینینگ در I_F= 20 میلی‌آمپر برای رنگ سبز.

کد بین D7: 2.8V - 3.0V

کد بین D8: 3.0V - 3.2V

کد بین D9: 3.2V - 3.4V

کد بین D10: 3.4V - 3.6V

کد بین D11: 3.6V - 3.8V

تلرانس درون هر بین: ±0.1V.

4.2 رتبه شار نوری / شدت نور

بینینگ در I_F= 20 میلی‌آمپر برای رنگ سبز. شدت نور برای مرجع است.

کد بین E1: 0.84 lm - 1.07 lm (280 mcd - 355 mcd)

کد بین E2: 1.07 lm - 1.35 lm (355 mcd - 450 mcd)

کد بین F1: 1.35 lm - 1.68 lm (450 mcd - 560 mcd)

کد بین F2: 1.68 lm - 2.13 lm (560 mcd - 710 mcd)

کد بین G1: 2.13 lm - 2.70 lm (710 mcd - 900 mcd)

تلرانس روی هر بین شدت نور: ±11%.

4.3 رتبه فام (طول موج غالب)

بینینگ در I_F= 20 میلی‌آمپر برای رنگ سبز.

کد بین AP: 520.0 nm - 525.0 nm

کد بین AQ: 525.0 nm - 530.0 nm

کد بین AR: 530.0 nm - 535.0 nm

تلرانس درون هر بین: ±1 nm.

5. منحنی‌های عملکرد تیپیکال

نمایش‌های گرافیکی از مشخصات کلیدی برای کمک به طراحی ارائه شده است. این منحنی‌ها تیپیکال و بر اساس تست در دمای محیط 25°C هستند.

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:رابطه غیرخطی بین جریان درایو و خروجی نور را نشان می‌دهد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد.
• توزیع توان طیفی:توان تابشی نسبی را به عنوان تابعی از طول موج، حول 518 نانومتر، به تصویر می‌کشد.
• الگوی زاویه دید:یک نمودار قطبی که توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد.

این منحنی‌ها برای طراحی مدار درایو مناسب، مدیریت اثرات حرارتی و درک توزیع فضایی نور برای طراحی سیستم نوری ضروری هستند.

6. راهنمای کاربر و دستورالعمل‌های نگهداری

6.1 تمیز کردن

نباید از مواد شوینده شیمیایی نامشخص استفاده کرد زیرا ممکن است به مواد پکیج LED (لنز اپوکسی) آسیب برساند. در صورت نیاز به تمیز کردن پس از لحیم‌کاری، روش توصیه شده غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت حداکثر یک دقیقه است. هم زدن باید ملایم باشد تا از تنش مکانیکی جلوگیری شود.

6.2 الگوی پد PCB توصیه شده

یک طرح پد لحیم پیشنهادی برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار ارائه شده است. این الگو برای اطمینان از تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان، تراز خودکار مناسب در حین ریفلو به دلیل کشش سطحی و تخلیه حرارتی کافی طراحی شده است. ابعاد حجم لحیم، استحکام اتصال و جلوگیری از پل زدن لحیم را متعادل می‌کند.

6.3 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته‌دار با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شوند که روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متری) پیچیده شده‌اند. ابعاد دقیق برای اندازه جیب، عرض نوار، پیتچ و هاب قرقره مشخص شده‌اند تا سازگاری با فیدرهای تجهیزات SMT خودکار تضمین شود. تعداد استاندارد قرقره 3000 عدد است.

6.4 نکات قرقره و بسته‌بندی

• جیب‌های خالی در نوار با نوار پوشش مهر و موم شده‌اند.
• بسته‌بندی استاندارد: 3000 عدد در هر قرقره 7 اینچی.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ) 500 عدد برای مقادیر باقی‌مانده موجود است.
• بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.
• حداکثر دو قطعه مفقود شده متوالی (جیب خالی) طبق مشخصات نوار مجاز است.

7. احتیاط‌ها و نکات کاربردی

7.1 کاربرد مورد نظر

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد، از جمله اتوماسیون اداری، مخابرات، لوازم خانگی و کاربردهای نشانگر عمومی طراحی شده است. این قطعه به طور خاص برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند منجر به خطر مستقیم برای جان، سلامتی یا ایمنی شود (مانند کنترل هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، سیستم‌های ایمنی حمل و نقل) طراحی یا آزمایش نشده است. برای چنین کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا، مشورت با سازنده قطعه برای ارزیابی مناسب بودن اجباری است.

7.2 شرایط نگهداری

کیف مهر و موم شده مانع رطوبت (MBB):در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. قطعات از تاریخ کد، در صورت نگهداری در کیسه اصلی با ماده خشک‌کن، یک سال عمر مفید دارند.

پس از باز کردن کیسه:\"عمر مفید\" در دمای ≤30°C / رطوبت نسبی ≤60% برابر 168 ساعت است (JEDEC MSL 3). قطعاتی که بیش از این زمان در معرض هوا قرار گیرند ممکن است رطوبت جذب کنند و منجر به \"پاپ کورنینگ\" احتمالی یا لایه‌لایه شدن در حین لحیم‌کاری ریفلو شوند.

نگهداری طولانی‌مدت (خارج از کیسه):برای نگهداری بیش از 168 ساعت، قطعات را در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن تازه یا در یک دسیکاتور پُر شده با نیتروژن قرار دهید.

بازپخت:قطعاتی که بیش از 168 ساعت عمر مفید داشته‌اند باید قبل از لحیم‌کاری در دمای تقریباً 60°C به مدت حداقل 48 ساعت بازپخت شوند تا رطوبت جذب شده خارج شود.

7.3 توصیه‌های لحیم‌کاری

لحیم‌کاری ریفلو (روش اصلی):

- دمای پیش‌گرم: 150-200°C.

- زمان بالاتر از نقطه ذوب (زمان پیش‌گرم): حداکثر 120 ثانیه.

- حداکثر دمای بدنه: 260°C.

- زمان در دمای پیک: حداکثر 10 ثانیه.

- حداکثر تعداد چرخه‌های ریفلو: دو.

لحیم‌کاری دستی (هویه):فقط برای تعمیر یا بازکاری استفاده شود.

- دمای نوک هویه: حداکثر 300°C.

- زمان لحیم‌کاری برای هر پایه: حداکثر 3 ثانیه.

- حداکثر تعداد چرخه‌های لحیم‌کاری دستی: یک.

نکته مهم:پروفایل ریفلو بهینه به طراحی خاص PCB، تعداد قطعات، خمیر لحیم و ویژگی‌های کوره بستگی دارد. دستورالعمل‌های ارائه شده و پروفایل مبتنی بر JEDEC نقاط شروع‌ای هستند که باید برای خط مونتاژ تولید واقعی اعتبارسنجی شوند.

8. ملاحظات طراحی و تحلیل فنی

8.1 طراحی مدار درایو

محدوده ولتاژ مستقیم (V_F) از 2.8V تا 3.8V در 20mA نیاز به یک مدار درایو جریان ثابت برای خروجی نور پایدار دارد، به ویژه زمانی که چندین LED به صورت سری استفاده می‌شوند یا زمانی که ثبات روشنایی حیاتی است. یک مقاومت سری ساده می‌تواند برای کاربردهای تک LED و کم‌هزینه استفاده شود، اما جریان با V_Fخاص LED و ولتاژ تغذیه تغییر خواهد کرد. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5V و هدف 20mA، مقاومت سری (R_S) به صورت R_S= (V_supply- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود. استفاده از حداکثر V_Fبرابر 3.8V به R_S= (5 - 3.8) / 0.02 = 60Ω می‌رسد. استفاده از حداقل V_Fبرابر 2.8V با همان مقاومت منجر به I_F= (5 - 2.8) / 60 ≈ 36.7mA می‌شود که از حداکثر جریان پیوسته مطلق تجاوز می‌کند. بنابراین، یک منبع جریان تنظیم‌شده یا انتخاب دقیق مقاومت بر اساس بدترین حالت بین V_Fتوصیه می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

با حداکثر توان تلف شده 80mW (در 20mA و تا 3.8V)، مدیریت حرارتی برای حفظ طول عمر و خروجی نور پایدار مهم است. شدت نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد، همانطور که در منحنی‌های مشخصه نشان داده شده است. برای به حداقل رساندن افزایش دما:

1. از الگوی پد PCB توصیه شده برای تأمین هدایت حرارتی کافی از پکیج LED به برد استفاده کنید.

2. استفاده از وایاهای حرارتی در PCB زیر پد حرارتی LED (در صورت وجود) را برای هدایت گرما به لایه‌های داخلی یا طرف مقابل برد در نظر بگیرید.

3. از کار در حداکثر جریان مطلق برای مدت طولانی خودداری کنید.

4. در صورتی که اتلاف توان در چیدمان‌های با تراکم بالا نگران‌کننده است، جریان هوای کافی در محفظه محصول نهایی را تضمین کنید.

8.3 ملاحظات طراحی نوری

زاویه دید 120 درجه و لنز شفاف آب، یک الگوی تابش گسترده و پخش تولید می‌کنند که برای نشانگرهای وضعیتی که نیاز به قابلیت مشاهده از طیف وسیعی از زوایا دارند مناسب است. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، اپتیک ثانویه (مانند لنزها، لوله‌های نوری) ضروری خواهد بود. بین‌های طول موج غالب (AP, AQ, AR) امکان انتخاب بر اساس سایه دلخواه سبز را فراهم می‌کنند که می‌تواند برای نشانگرهای کدگذاری شده رنگی یا تطبیق زیبایی‌شناختی در آرایه‌های نور پس‌زمینه مهم باشد.

8.4 مقایسه با فناوری‌های جایگزین

استفاده از فناوری InGaN برای LEDهای سبز، مزایایی در راندمان و روشنایی در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند گالیم فسفید (GaP) ارائه می‌دهد. LEDهای InGaN معمولاً پهنای باند طیفی باریک‌تری دارند که منجر به رنگ سبز اشباع‌تر می‌شود. زاویه دید 120 درجه یک استاندارد رایج است که تعادل خوبی بین دید گسترده و شدت نور رو به جلو ارائه می‌دهد. برای کاربردهایی که نیاز به میدان دید حتی گسترده‌تری دارند، انواع لنز پخش یا پکیج‌های نمای جانبی ممکن است در نظر گرفته شوند.

8.5 قابلیت اطمینان و عوامل طول عمر

طول عمر LED عمدتاً تحت تأثیر دمای اتصال عملیاتی و جریان درایو است. کارکرد در محدوده مشخص شده - به عنوان مثال، در 15-18mA به جای 20mA - می‌تواند به طور قابل توجهی عمر عملیاتی را افزایش دهد. رعایت صحیح پروفایل لحیم‌کاری از شوک حرارتی و تنش پکیج جلوگیری می‌کند. پیروی از روش‌های مدیریت حساسیت رطوبت (MSL 3) برای جلوگیری از خرابی‌های نهفته ناشی از ترک خوردن پکیج القا شده توسط رطوبت در حین ریفلو حیاتی است.