دیتاشیت LED SMD مدل LTST-S320KGKT - ابعاد 3.2x1.6x1.2 میلی‌متر - ولتاژ 1.9-2.4 ولت - رنگ سبز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED از نوع دستگاه نصب‌سطحی (SMD) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ خودکار بر روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهایی که محدودیت فضا یک عامل حیاتی است مناسب می‌باشد. LED از یک چیپ نیمه‌هادی فوق‌روشن AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور سبز استفاده می‌کند که در یک پکیج لنز شفاف (واتر کلیر) محصور شده است.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• دارای چیپ سبز فوق‌روشن AlInGaP با پایه‌های قلع‌کاری شده برای بهبود قابلیت لحیم‌کاری.
• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ، سازگار با بسته‌بندی استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• ویژگی‌های درایو سازگار با مدارهای مجتمع (IC).
• طراحی شده برای سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار Pick-and-Place.
• مناسب برای استفاده با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR).

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی در نظر گرفته شده است، از جمله اما نه محدود به:

• دستگاه‌های مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم و همراه).
• تجهیزات اتوماسیون اداری و لپ‌تاپ‌ها.
• لوازم خانگی و تجهیزات کنترل صنعتی.
• سیستم‌های شبکه و تابلوهای نشانگر داخلی.
• کارکردهای خاص شامل نور پس‌زمینه کی‌پد/صفحه کلید، نشانگرهای وضعیت، میکرودیسپلی‌ها و روشنایی سیگنال/نمادها می‌شود.

2. ابعاد پکیج

LED در یک پکیج استاندارد SMD قرار دارد. رنگ لنز شفاف (واتر کلیر) و منبع نور یک چیپ سبز AlInGaP است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.1 میلی‌متر می‌باشد مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. ابعاد دقیق طول، عرض و ارتفاع در نقشه مکانیکی تفصیلی موجود در دیتاشیت اصلی ارائه شده است.

3. ریتینگ‌ها و مشخصات

3.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

ریتینگ‌ها در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• توان تلف شده (Pd):62.5 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):60 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، پالس با عرض 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم DC (I_F):25 میلی‌آمپر
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت
• محدوده دمای کاری (T_opr):30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای انبارداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه.

3.2 پروفایل پیشنهادی رفلو IR (فرآیند بدون سرب)

یک پروفایل دمایی توصیه‌شده برای لحیم‌کاری رفلو بدون سرب ارائه شده است که معمولاً از استانداردهای JEDEC تبعیت می‌کند. این پروفایل شامل مراحل پیش‌گرم، خیس‌اندن، رفلو و خنک‌سازی است که دارای محدودیت دمای پیک بحرانی 260 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

3.3 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای عملکردی تیپیکال در Ta=25 درجه سانتی‌گراد و I_F=20mA اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):18.0 - 71.0 میلی‌کاندلا (mcd). با استفاده از فیلتری که تقریباً پاسخ چشم فوتوپیک CIE را شبیه‌سازی می‌کند اندازه‌گیری شده است.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λ_P):574 نانومتر (تیپیکال).
• طول موج غالب (λ_d):567.5 - 576.5 نانومتر. از مختصات رنگی CIE استخراج می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر (تیپیکال).
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.90 - 2.40 ولت.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V.

یادداشت‌های اندازه‌گیری:احتیاط در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) مورد تأکید است. هنگام کار با دستگاه، اتصال به زمین مناسب پرسنل و تجهیزات از طریق مچ‌بند یا دستکش‌های ضداستاتیک توصیه می‌شود.

4. سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی به دسته‌هایی (بین) تقسیم می‌شوند تا یکنواختی در کاربرد تضمین شود. برای هر بین تلرانس‌هایی اعمال می‌شود.

4.1 رتبه ولتاژ مستقیم (V_F)

دسته‌بندی شده در I_F=20mA. تلرانس هر بین ±0.1V است.

• بین 4: 1.90V - 2.00V
• بین 5: 2.00V - 2.10V
• بین 6: 2.10V - 2.20V
• بین 7: 2.20V - 2.30V
• بین 8: 2.30V - 2.40V

4.2 رتبه شدت نور (I_V)

دسته‌بندی شده در I_F=20mA. تلرانس هر بین ±15% است.

• بین M: 18.0 - 28.0 mcd
• بین N: 28.0 - 45.0 mcd
• بین P: 45.0 - 71.0 mcd

4.3 رتبه طول موج غالب (λ_d)

دسته‌بندی شده در I_F=20mA. تلرانس هر بین ±1 نانومتر است.

• بین C: 567.5 - 570.5 نانومتر
• بین D: 570.5 - 573.5 نانومتر
• بین E: 573.5 - 576.5 نانومتر

5. منحنی‌های عملکرد تیپیکال

دیتاشیت شامل نمایش‌های گرافیکی از مشخصات کلیدی برای کمک به طراحی است. این منحنی‌ها که معمولاً بر حسب جریان مستقیم یا دمای محیط ترسیم می‌شوند، روابط و روند پارامترهایی مانند موارد زیر را نشان می‌دهند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (I_F)
• ولتاژ مستقیم (V_F) در مقابل جریان مستقیم (I_F)
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط (T_a)
• طول موج پیک در مقابل دمای محیط (T_a)
• توزیع تابش طیفی (نشان‌دهنده پیک تابش و نیم‌عرض)

این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط کاری مختلف و برای انجام طراحی مدار دقیق و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

6. راهنمای کاربر برای مونتاژ و جابجایی

6.1 تمیزکاری

باید از استفاده از پاک‌کننده‌های شیمیایی نامشخص خودداری کرد زیرا ممکن است به پکیج LED آسیب برسانند. در صورت لزوم تمیزکاری، غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود.

6.2 طرح پد PCB پیشنهادی و جهت لحیم‌کاری

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) پیشنهادی برای PCB ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم مناسب و پایداری مکانیکی تضمین شود. نمودار همچنین جهت صحیح LED (که معمولاً با نشانگر کاتد روی دستگاه مشخص شده است) را نسبت به پدهای PCB نشان می‌دهد.

6.3 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته‌دار که روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند عرضه می‌شوند. مشخصات کلیدی شامل موارد زیر است:

• عرض نوار: 8 میلی‌متر.
• فاصله و ابعاد پاکت برای قرارگیری قطعه.
• نوار پوششی که پاکت‌ها را می‌بندد.
• قطر هاب قرقره، قطر فلنج و ابعاد کلی.
• تعداد استاندارد بسته‌بندی: 3000 عدد در هر قرقره.
• حداقل مقدار سفارش برای قرقره‌های باقیمانده: 500 عدد.
• مطابقت با مشخصات ANSI/EIA-481.

7. احتیاط‌ها و یادداشت‌های مهم کاربردی

7.1 محدوده کاربرد مورد نظر

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی (مانند اداری، مخابراتی، خانگی) طراحی شده است. بدون مشاوره قبلی و تأیید صلاحیت خاص، برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند مستقیماً جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، تجهیزات پشتیبان حیات پزشکی، سیستم‌های ایمنی حیاتی) در نظر گرفته نشده است.

7.2 شرایط نگهداری

• بسته‌بندی مهر و موم شده:در دمای ≤ 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) ≤ 90% نگهداری شود. در صورت بسته‌بندی با ماده رطوبت‌گیر، ظرف یک سال استفاده شود.
• بسته‌بندی باز شده:در دمای ≤ 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) ≤ 60% نگهداری شود. قطعات باید ظرف یک هفته پس از باز کردن بسته، تحت فرآیند رفلو IR قرار گیرند (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3).
• نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته با ماده رطوبت‌گیر یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.
• بازپخت (Rebaking):LEDهایی که به مدت بیش از 1 هفته خارج از بسته‌بندی اصلی نگهداری شده‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری در دمای تقریبی 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 20 ساعت بازپخت شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ کورن شدن" (popcorning) در حین رفلو جلوگیری شود.

7.3 دستورالعمل‌های فرآیند لحیم‌کاری

پارامترهای دقیق لحیم‌کاری برای اطمینان از مونتاژ قابل اعتماد ارائه شده است:

لحیم‌کاری رفلو (توصیه شده برای بدون سرب):

• دمای پیش‌گرم: 150 درجه سانتی‌گراد – 200 درجه سانتی‌گراد
• زمان پیش‌گرم: حداکثر 120 ثانیه
• دمای پیک: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد
• زمان در دمای پیک: حداکثر 10 ثانیه (حداکثر دو سیکل رفلو مجاز است)

لحیم‌کاری دستی (هویه):

• دمای نوک هویه: حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد
• زمان لحیم‌کاری: حداکثر 3 ثانیه برای هر پد (فقط یک بار)

یادداشت بحرانی:پروفایل رفلو بهینه به طراحی خاص PCB، قطعات، خمیر لحیم و فر بستگی دارد. پروفایل ارائه شده یک نمونه مطابق با JEDEC است. مشخصه‌یابی در سطح برد برای یک فرآیند قوی ضروری است. آزمایش قابلیت اطمینان در سطح قطعه و برد باید برای اعتبارسنجی فرآیند مونتاژ انجام شود.

8. ملاحظات طراحی و تحلیل فنی

8.1 محدودیت جریان و مدار درایو

محدوده ولتاژ مستقیم (V_F) بین 1.9V تا 2.4V در 20mA باید هنگام طراحی مدار درایو در نظر گرفته شود. استفاده از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ برای جلوگیری از تجاوز از جریان مستقیم DC حداکثر مطلق 25mA اجباری است. مقدار مقاومت محدودکننده جریان (R_limit) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. استفاده از حداکثر V_F از بین مربوطه تضمین می‌کند که جریان حتی با تغییرات واحد به واحد از سطح مورد نظر تجاوز نکند.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه توان تلف شده در 62.5 میلی‌وات نسبتاً پایین است، طراحی حرارتی مناسب هنوز برای طول عمر و خروجی نور پایدار مهم است. کاهش شدت نور با افزایش دمای محیط (همانطور که در منحنی‌های عملکرد نشان داده شده است) باید در الزامات روشنایی کاربرد لحاظ شود. اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای LED روی PCB می‌تواند به دفع حرارت و حفظ دمای اتصال پایین‌تر کمک کند.

8.3 طراحی نوری برای روشنایی یکنواخت

زاویه دید گسترده 130 درجه، این LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی پخش و گسترده دارند (به جای یک پرتو متمرکز) مناسب می‌سازد. برای پنل‌های نور پس‌زمینه یا نشانگرهایی که نیاز به نور جهت‌دار بیشتری دارند، ممکن است اپتیک ثانویه (مانند راهنماهای نور یا لنزها) لازم باشد. لنز شفاف (واتر کلیر) حداقل پراکندگی نور را از خود پکیج ارائه می‌دهد.

8.4 انتخاب طول موج و تأثیر بینینگ

دسته‌بندی طول موج غالب (C, D, E) به طراحان این امکان را می‌دهد که LEDها را برای نیازهای رنگی خاص انتخاب کنند. به عنوان مثال، کاربردهایی که نیاز به سایه سبز دقیق برای تطبیق رنگ یا سیگنال‌دهی دارند، از مشخص کردن یک بین طول موج تنگ‌تر بهره می‌برند. پیک تیپیکال در 574 نانومتر و عرض طیفی 15 نانومتر، خلوص رنگ نور سبز ساطع شده را تعریف می‌کند.

8.5 مقایسه با سایر فناوری‌های LED

استفاده از ماده AlInGaP برای نور سبز در مقایسه با فناوری‌های دیگر مانند InGaN (مورد استفاده برای LEDهای آبی و برخی سبزها) در برخی جنبه‌ها مزایایی ارائه می‌دهد. LEDهای AlInGaP به طور سنتی راندمان بالایی در طیف قرمز تا زرد-سبز نشان می‌دهند و می‌توانند پایداری خوبی در دماهای مختلف ارائه دهند. انتخاب خاص به طول موج مورد نیاز، راندمان، هزینه و محیط کاربرد بستگی دارد.

9. راهنمایی و عیب‌یابی ویژه کاربرد

9.1 مدار کاربردی تیپیکال برای نشانگر وضعیت

یک پیاده‌سازی ساده شامل اتصال LED به صورت سری با یک مقاومت محدودکننده جریان به یک پین GPIO میکروکنترلر یا یک ریل ولتاژ سیستم (مانند 3.3V یا 5V) است. سپس میکروکنترلر می‌تواند پین را تغییر وضعیت دهد تا نشانگر روشن یا خاموش شود. برای منبع تغذیه 5V و جریان هدف I_F برابر 20mA، با استفاده از یک مقدار محافظه‌کارانه V_F برابر 2.4V، مقدار مقاومت خواهد بود: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. یک مقاومت استاندارد 130 یا 150 اهم مناسب خواهد بود.

9.2 مشکلات رایج و راه‌حل‌ها

• نور کم یا عدم نوردهی:قطبیت را بررسی کنید (اتصال معکوس). تأیید کنید که ولتاژ مستقیم بین خاص LED با محاسبات مدار درایو مطابقت دارد. جریان واقعی را با یک مولتی‌متر اندازه‌گیری کنید.
• روشنایی ناهماهنگ در بین چندین LED:این امر اغلب به دلیل تغییرات ولتاژ مستقیم (V_F) زمانی رخ می‌دهد که LEDها به صورت موازی و بدون محدودیت جریان جداگانه به هم وصل شده‌اند. از مقاومت‌های جداگانه برای هر LED استفاده کنید یا یک آرایه درایور جریان ثابت پیاده‌سازی کنید.
• خرابی LED پس از لحیم‌کاری:احتمالاً ناشی از گرمای بیش از حد در حین لحیم‌کاری دستی (>300 درجه سانتی‌گراد یا >3 ثانیه) یا پروفایل رفلو نامناسب (تجاوز از دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد) است. پارامترهای فرآیند را تأیید کنید و در صورت قرار گرفتن پکیج در معرض رطوبت، اطمینان حاصل کنید که قوانین مدیریت MSL رعایت شده است.
• آسیب ESD:خرابی ممکن است بلافاصله رخ دهد یا به صورت کاهش عملکرد در طول زمان ظاهر شود. همیشه در حین جابجایی و مونتاژ احتیاط‌های ESD را رعایت کنید.

10. اصول عملکردی و روندهای فناوری

10.1 اصل عملکرد پایه

نور از طریق الکترولومینسانس در چیپ نیمه‌هادی AlInGaP تولید می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل اتصال دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند و در آنجا بازترکیب می‌شوند. انرژی آزاد شده در حین این بازترکیب به صورت فوتون (نور) ساطع می‌شود. ترکیب خاص لایه‌های آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفید، انرژی گاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد سبز است.

10.2 روندهای صنعت

روند کلی در LEDهای SMD به سمت بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، بهبود یکنواختی رنگ از طریق بینینگ دقیق‌تر و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط دمایی و جریانی بالاتر است. بسته‌بندی برای عملکرد حرارتی و کنترل نوری بهتر همچنان در حال تکامل است. علاوه بر این، تلاش مداومی برای مینیاتوری‌سازی در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد، و همچنین ادغام با الکترونیک درایور برای راه‌حل‌های روشنایی "هوشمند" وجود دارد. استفاده از مواد و فرآیندهای سازگار با لحیم‌کاری بدون سرب و مقاوم همچنان یک الزام استاندارد جهانی است.