دیتاشیت فنی LED SMD مدل LTST-C950RKGKT-5A - ابعاد 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 2.0V - توان 75mW - تراشه سبز AlInGaP - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل LTST-C950RKGKT-5A، یک لامپ ال‌ای دی نصب سطحی با روشنایی بالا را ارائه می‌دهد. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار طراحی شده و برای کاربردهای با محدودیت فضا که نیاز به روشنایی نشانگر مطمئن و کارآمد دارند، ایده‌آل است.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی RoHS.
• از تراشه نیمه‌هادی فوق‌العاده روشن فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای بازده نوری بالا استفاده می‌کند.
• دارای لنز گنبدی شکل برای خروجی نور و زاویه دید بهینه‌شده.
• بسته‌بندی شده روی نوار 12 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ، سازگار با تجهیزات استاندارد Pick-and-Place خودکار.
• مطابق با طرح‌های استاندارد بسته‌بندی EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• طراحی شده برای سازگاری با مدارهای مجتمع (I.C. compatible).
• مناسب برای استفاده با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR).

1.2 کاربردها

این ال‌ای دی برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است، از جمله اما نه محدود به:

• دستگاه‌های مخابراتی (تلفن‌های بی‌سیم/سلولی).
• تجهیزات اتوماسیون اداری و لپ‌تاپ‌ها.
• سیستم‌های شبکه و لوازم خانگی.
• کاربردهای تابلو و نمایشگر داخلی.
• نور پس‌زمینه کی‌پد و صفحه کلید.
• نشانگرهای وضعیت و برق.
• نمایشگرهای میکرو و منابع نور نمادین.

2. ابعاد بسته‌بندی و اطلاعات مکانیکی

LTST-C950RKGKT-5A در یک بسته‌بندی استاندارد دستگاه نصب سطحی (SMD) قرار دارد.

• رنگ لنز:شفاف (Water Clear)
• رنگ تراشه/منبع:سبز AlInGaP
• ابعاد کلیدی (معمول):ابعاد بسته تقریباً 3.2 میلی‌متر طول، 2.8 میلی‌متر عرض و 1.9 میلی‌متر ارتفاع است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه در نقشه مکانیکی دقیق به گونه دیگری مشخص شده باشد.

3. ریتینگ‌ها و مشخصات

3.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

تنش‌های فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شود. تمام ریتینگ‌ها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• توان تلف شده (Pd):75 میلی‌وات
• جریان پیشرو پیک (IFP):80 میلی‌آمپر (در شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان پیشرو پیوسته (IF):30 میلی‌آمپر DC
• محدوده دمای کاری:40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای نگهداری:40- تا 185+ درجه سانتی‌گراد
• شرایط لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز:تحمل دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه.

3.2 پروفایل ریفلو IR پیشنهادی

برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free)، یک پروفایل ریفلو توصیه شده ارائه می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم تا 200 درجه سانتی‌گراد، دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد و زمان بالای 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر 10 ثانیه است. پروفایل باید برای طراحی PCB خاص، خمیر لحیم و فر مورد استفاده مشخص شود.

3.3 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای عملکرد معمول در Ta=25°C و جریان پیشرو (IF) 5mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

• شدت نور (Iv):71.0 - 450.0 میلی‌کاندلا (mcd). این محدوده گسترده از طریق باینینگ مدیریت می‌شود (بخش 4 را ببینید).
• زاویه دید (2θ½):25 درجه. این زاویه کامل است که در آن شدت نور نصف مقدار روی محور مرکزی است.
• طول موج تابش پیک (λP):574.0 نانومتر (معمول).
• طول موج غالب (λd):564.5 - 573.5 نانومتر. این طول موج، رنگ درک‌شده ال‌ای دی را تعریف می‌کند و آن نیز باینینگ می‌شود.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):15.0 نانومتر (معمول).
• ولتاژ پیشرو (VF):1.6 - 2.2 ولت، با مقدار معمول 2.0V در 5mA.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (VR) 5V.

یادداشت‌های اندازه‌گیری:شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری می‌شود. در حین جابجایی احتیاط در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) الزامی است؛ رعایت اصول زمین‌سازی مناسب و ایمن در برابر ESD اجباری است.

4. سیستم رتبه‌بندی باین

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در باین‌ها دسته‌بندی می‌شوند.

4.1 رتبه ولتاژ پیشرو (VF)

باینینگ در IF=5mA. کدهای باین 1 تا 6، با محدوده VF از 1.60-1.70V (باین 1) تا 2.10-2.20V (باین 6). تلرانس هر باین ±0.1V است.

4.2 رتبه شدت نور (Iv)

باینینگ در IF=5mA. کدهای باین Q, R, S, T، با محدوده Iv از 71.0-112.0 mcd (باین Q) تا 280.0-450.0 mcd (باین T). تلرانس هر باین ±15% است.

4.3 رتبه رنگ (طول موج غالب، λd)

باینینگ در IF=5mA. کدهای باین B, C, D، با محدوده λd از 564.5-567.5 nm (باین B) تا 570.5-573.5 nm (باین D). تلرانس هر باین ±1 nm است.

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد معمول

دیتاشیت شامل نمایش‌های گرافیکی از روابط کلیدی است که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

• شدت نور نسبی در مقابل جریان پیشرو:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی به صورت زیرخطی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:ضریب دمایی منفی خروجی نور را نشان می‌دهد؛ شدت نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد.
• ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو:مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد که برای انتخاب مقادیر مقاومت محدودکننده جریان حیاتی است.
• طول موج در مقابل جریان پیشرو:ممکن است تغییر جزئی در طول موج پیک یا غالب با تغییر جریان درایو را نشان دهد.
• الگوی زاویه دید:یک نمودار قطبی که توزیع فضایی شدت نور را به تصویر می‌کشد.

6. راهنمای کاربر برای مونتاژ و جابجایی

6.1 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید. ال‌ای‌دی را در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور کنید. از مواد شیمیایی نامشخصی که ممکن است به بسته اپوکسی آسیب برسانند، خودداری کنید.

6.2 الگوی پد PCB توصیه شده

یک طرح پد لحیم پیشنهادی ارائه شده است تا تراز مکانیکی مناسب، تشکیل فیله لحیم و تخلیه حرارتی در طول فرآیند ریفلو تضمین شود. رعایت این الگو به جلوگیری از پدیده "تومب‌ستونینگ" و اطمینان از اتصالات لحیم مطمئن کمک می‌کند.

6.3 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

ال‌ای‌دی‌ها در نوار حامل برجسته با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شوند، که روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده‌اند. تعداد استاندارد قرقره 2000 قطعه است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. ابعاد کلیدی نوار (اندازه جیب، پیتچ) و ابعاد قرقره (قطر هاب، قطر فلنج) به تفصیل شرح داده شده‌اند تا سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار تضمین شود.

7. احتیاط‌ها و یادداشت‌های کاربردی

7.1 محدوده کاربرد

این ال‌ای‌دی برای تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد طراحی شده است. برای کاربردهای حیاتی از نظر ایمنی یا با قابلیت اطمینان بالا که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی) ریتینگ نشده است. برای چنین استفاده‌هایی مشورت با سازنده الزامی است.

7.2 شرایط نگهداری

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤ 90% نگهداری شود. ظرف یک سال از باز کردن کیسه رطوبت‌گیر استفاده شود.
• بسته باز شده:برای قطعات خارج شده از بسته خشک، محیط نگهداری نباید از 30°C / 60% RH تجاوز کند. توصیه می‌شود ریفلو IR ظرف یک هفته تکمیل شود (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3). برای نگهداری طولانی‌تر، از یک ظرف مهر و موم شده با ماده خشک‌کن استفاده کنید. اگر بیش از یک هفته نگهداری شد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای 60°C به مدت حداقل 20 ساعت است تا از آسیب "پاپ کورن" جلوگیری شود.

7.3 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری

پارامترهای لحیم‌کاری دقیق برای هر دو روش ریفلو و لحیم دستی ارائه شده است:

• لحیم‌کاری ریفلو:پیش‌گرم تا 150-200°C (حداکثر 120 ثانیه)، دمای پیک ≤ 260°C، زمان بالای 260°C ≤ 10 ثانیه (حداکثر دو سیکل ریفلو مجاز است).
• لحیم‌کاری دستی:دمای نوک هویه ≤ 300°C، زمان لحیم‌کاری ≤ 3 ثانیه برای هر پد (فقط یک بار).

اهمیت پیروی از پروفایل‌های ریفلو مبتنی بر JEDEC و دستورالعمل‌های سازنده خمیر لحیم برای اطمینان از قابلیت اطمینان اتصال و جلوگیری از آسیب حرارتی به ال‌ای‌دی تأکید شده است.

8. بررسی عمیق فنی و ملاحظات طراحی

8.1 اصل عملکرد

LTST-C950RKGKT-5A بر اساس یک تراشه نیمه‌هادی AlInGaP (فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم) است. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو فراتر از انرژی گپ نواری آن اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP برای تولید نور در ناحیه طول موج سبز (حدود 574nm) طراحی شده است. لنز اپوکسی گنبدی شکل برای استخراج نور بیشتر از تراشه و شکل‌دهی الگوی تابش به یک زاویه دید 25 درجه عمل می‌کند.

8.2 درایو ال‌ای‌دی

یک منبع جریان ثابت روش ایده‌آل برای درایو یک ال‌ای‌دی است، زیرا خروجی نور پایدار را بدون توجه به تغییرات جزئی در ولتاژ پیشرو تضمین می‌کند. برای کاربردهای ساده، یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با منبع ولتاژ رایج است. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply - VF_LED) / I_desired. با استفاده از VF معمول 2.0V در 5mA و منبع 5V، R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600Ω. یک طراح باید از حداکثر VF دیتاشیت (2.2V) برای محاسبه جریان در بدترین حالت استفاده کند تا از تجاوز از حداکثر جریان مجاز مطلق جلوگیری شود.

8.3 مدیریت حرارتی

اگرچه یک دستگاه کوچک است، مدیریت حرارتی برای طول عمر و عملکرد حیاتی است. محدودیت حداکثر توان تلف شده 75mW باید رعایت شود. کار در جریان‌های بالا یا در دمای محیط بالا، دمای اتصال را افزایش می‌دهد که منجر به کاهش خروجی نور (همانطور که در منحنی‌های عملکرد دیده می‌شود)، تسریع افت لومن و به طور بالقوه کوتاه شدن عمر می‌شود. اطمینان از مساحت کافی مس روی PCB زیر و اطراف پد حرارتی ال‌ای‌دی (در صورت وجود) یا پدهای لحیم به دفع گرما کمک می‌کند.

8.4 ملاحظات طراحی نوری

زاویه دید 25 درجه ای، این ال‌ای‌دی را برای کاربردهای نشانگر جهت‌دار مناسب می‌کند. برای نور پس‌زمینه یک پنل یا ایجاد یک درخشش منتشرتر، اپتیک ثانویه مانند راهنماهای نور یا فیلم‌های پخش‌کننده نور ضروری خواهد بود. لنز شفاف (Water Clear) یک پرتو باریک و شدید تولید می‌کند، در حالی که یک لنز پخش‌کننده یک الگوی تابش گسترده‌تر و نرم‌تر ایجاد می‌کند.

8.5 مقایسه و انتخاب

هنگام انتخاب یک ال‌ای‌دی، مهندسان پارامترهای کلیدی را مقایسه می‌کنند: روشنایی (Iv)، رنگ (طول موج، مختصات CIE)، زاویه دید، ولتاژ پیشرو و اندازه بسته. فناوری AlInGaP در این ال‌ای‌دی، بازده بالا و پایداری خوبی در محدوده رنگ سبز/زرد در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر ارائه می‌دهد. سیستم باینینگ امکان انتخاب دقیق برای کاربردهایی که نیاز به تطابق دقیق رنگ یا روشنایی در بین چندین واحد دارند را فراهم می‌کند.

8.6 پاسخ به سوالات متداول کاربران

سوال: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با 20mA به طور پیوسته درایو کنم؟

پاسخ: بله، حداکثر جریان پیوسته مطلق 30mA است. کار در 20mA در محدوده مشخصات است، اما باید اطمینان حاصل کنید که توان تلف شده (VF * IF) از 75mW تجاوز نکند. در 20mA و VF معمول 2.0V، توان 40mW است که قابل قبول است.

سوال: چرا چنین محدوده گسترده‌ای در شدت نور (71-450 mcd) وجود دارد؟

پاسخ: این گستره کل ممکن در تمام تولید است. برای یک سفارش خاص، شما یک باین را انتخاب می‌کنید (مثلاً باین T: 280-450 mcd) تا محدوده بسیار باریک‌تر و قابل پیش‌بینی‌تری از روشنایی دریافت کنید.

سوال: چگونه "طول موج پیک" در مقابل "طول موج غالب" را تفسیر کنم؟

پاسخ: طول موج پیک (λP=574nm) طول موج واحدی است که طیف تابش در آن قوی‌ترین است. طول موج غالب (λd=564.5-573.5nm) از نمودار رنگ CIE محاسبه می‌شود و نشان‌دهنده رنگ درک شده است. λd برای مشخص‌سازی رنگ در کاربردهای متمرکز بر انسان مرتبط‌تر است.

8.7 مطالعه موردی کاربردی: پنل نشانگر وضعیت

طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه با چهار ال‌ای‌دی سبز یکسان را در نظر بگیرید. برای اطمینان از ظاهر یکنواخت:

1. باینینگ:برای هر چهار ال‌ای‌دی، باین رنگ یکسان (مثلاً باین C: 567.5-570.5nm) و باین شدت نور یکسان (مثلاً باین S: 180-280 mcd) را مشخص کنید. این تقریباً رنگ و روشنایی یکسان را تضمین می‌کند.
2. طراحی مدار:از یک ریل مشترک 5V استفاده کنید. مقاومت محدودکننده جریان را برای درایو 5mA با استفاده از حداکثر VF (2.2V) محاسبه کنید تا حتی اگر VF فردی متفاوت باشد، ثبات روشنایی تضمین شود: R = (5V - 2.2V) / 0.005A = 560Ω. از مقاومت‌های با تلرانس 1% استفاده کنید.
3. چیدمان PCB:از الگوی پد توصیه شده پیروی کنید. یک ناحیه مس کوچک متصل به پد کاتد برای کمک به دفع گرما، به ویژه اگر PCB محصور شده باشد، در نظر بگیرید.
4. مونتاژ:دستورالعمل‌های MSL3 را دنبال کنید. اگر قرقره باز شد، برنامه‌ریزی کنید که تمام ال‌ای‌دی‌ها را ظرف یک هفته لحیم کنید یا آن‌ها را به درستی با ماده خشک‌کن نگهداری کنید.

8.8 روندهای فناوری

ال‌ای‌دی‌های AlInGaP نمایانگر یک فناوری بالغ و بسیار کارآمد برای طیف رنگ کهربایی تا قرمز هستند، که سبز در حد کوتاه‌ترین طول موج قابلیت آن قرار دارد. توسعه مستمر در صنعت ال‌ای‌دی بر افزایش بازده (لومن بر وات)، بهبود بازده رنگ و کاهش هزینه‌ها متمرکز است. برای رنگ‌های سبز خالص و آبی، فناوری InGaN (نیترید ایندیم گالیم) غالب است و همچنان شاهد پیشرفت‌های سریع در بازده است. روند در بسته‌بندی به سمت فوت‌پرینت کوچک‌تر، چگالی توان بالاتر و مسیرهای حرارتی بهبودیافته (مانند طراحی‌های فلپ‌چیپ) برای مدیریت گرمای تراشه‌های هرچه روشن‌تر است. این ال‌ای‌دی SMD خاص از یک فناوری بسته‌بندی کاملاً تثبیت شده بهینه‌شده برای قابلیت اطمینان و مونتاژ خودکار در الکترونیک مصرفی و صنعتی با حجم بالا استفاده می‌کند.