دیتاشیت LED SMD مدل LTST-C191TGKT - فوق باریک 0.55 میلی‌متر - سبز InGaN - حداکثر 3.6 ولت - 76 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل برای LTST-C191TGKT، یک لامپ ال‌ای‌دی نصب سطحی (SMD) را ارائه می‌دهد. این قطعه که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است، برای کاربردهای با محدودیت فضا در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی ایده‌آل می‌باشد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این ال‌ای‌دی شامل پروفیل فوق‌العاده باریک 0.55 میلی‌متری آن است که امکان ادغام در دستگاه‌های فوق‌نازک را فراهم می‌کند. این قطعه از یک چیپ نیمه‌هادی فوق‌روشن InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور سبز استفاده می‌کند. دستگاه به طور کامل با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد. بسته‌بندی آن بر روی نوار 8 میلی‌متری استاندارد شده که بر روی قرقره‌های 7 اینچی پیچیده شده و مطابق با استانداردهای EIA است و آن را کاملاً با تجهیزات اتوماتیک پیک‌اندپلیس سرعت بالا و فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) استاندارد سازگار می‌کند. بازارهای هدف متنوع هستند و شامل تجهیزات مخابراتی (تلفن‌های بی‌سیم و همراه)، رایانه‌های قابل حمل (لپ‌تاپ‌ها)، زیرساخت شبکه، لوازم خانگی و کاربردهای تابلو یا نمایشگر داخلی می‌شوند.

1.2 کاربردهای کلیدی

• نور پس‌زمینه کی‌پدها و صفحه‌کلیدها.
• شاخص‌های وضعیت و برق در الکترونیک مصرفی و صنعتی.
• نمایشگرهای ریز و روشنایی آیکون‌ها.
• نورپردازی سیگنال و نمادین در پنل‌های کنترل و ابزار دقیق.

2. بسته‌بندی و ابعاد مکانیکی

LTST-C191TGKT دارای یک لنز شفاف است که یک چیپ نورافشان سبز InGaN را محصور کرده است. تمام ابعاد حیاتی بسته در نقشه‌های دیتاشیت با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر (±0.004 اینچ) ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. ارتفاع فوق‌العاده کم، یک مشخصه مکانیکی تعیین‌کننده است.

3. ریتینگ‌های حداکثر مطلق و ویژگی‌ها

تمامی ریتینگ‌ها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شود.

3.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

• اتلاف توان (Pd):76 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که دستگاه می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای است که تنها تحت شرایط پالسی با سیکل وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان توصیه شده برای کارکرد پیوسته DC است.
• محدوده دمای کارکرد:20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس. دستگاه برای عملکرد در این محدوده دمای محیطی طراحی شده است.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:30- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• شرایط لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز:مقاوم در برابر دمای پیک 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 10 ثانیه، که برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) حیاتی است.

3.2 پروفیل ریفلو IR توصیه شده برای فرآیند بدون سرب

دیتاشیت شامل یک نمودار دمایی در مقابل زمان است که پروفیل لحیم‌کاری ریفلو پیشنهادی را تشریح می‌کند. پارامترهای کلیدی شامل مرحله پیش‌گرمایش تا 150-200 درجه سلسیوس، حداکثر زمان پیش‌گرمایش 120 ثانیه، حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس و زمان بالای 260 درجه سلسیوس محدود به حداکثر 10 ثانیه است. این پروفیل بر اساس استانداردهای JEDEC است تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری قابل اطمینان و بدون آسیب حرارتی به بسته ال‌ای‌دی انجام می‌شود.

3.3 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در Ta=25°C و I_F=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

• شدت نور (I_V):71 - 450 میلی‌کاندلا (mcd). با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای مطابقت با منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE اندازه‌گیری شده است.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (مرکزی) خود کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده مخروط دید بسیار گسترده است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):530 نانومتر (nm). طول موجی که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):520 - 535 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ (سبز) ال‌ای‌دی را تعریف می‌کند و از نمودار رنگی CIE استخراج شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):35 نانومتر. پهنای باند طیف نور ساطع شده در نصف حداکثر شدت آن.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.8V - 3.6V. افت ولتاژ در دو سر ال‌ای‌دی هنگام کار در 20mA.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (V_R) برابر 10V.نکته مهم:دستگاه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش صرفاً برای اهداف اطلاعاتی است.

4. سیستم رتبه‌بندی و دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. کد بین بخشی از اطلاعات سفارش است.

4.1 رتبه ولتاژ مستقیم (V_F)

دسته‌بندی شده در I_F=20mA. تلرانس هر دسته ±0.1V است.
کدهای بین: D7 (2.80-3.00V), D8 (3.00-3.20V), D9 (3.20-3.40V), D10 (3.40-3.60V).

4.2 رتبه شدت نور (I_V)

دسته‌بندی شده در I_F=20mA. تلرانس هر دسته ±15% است.
کدهای بین: Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd), S (180.0-280.0 mcd), T (280.0-450.0 mcd).

4.3 رتبه رنگ (طول موج غالب)

دسته‌بندی شده در I_F=20mA. تلرانس هر دسته ±1 نانومتر است.
کدهای بین: AP (520.0-525.0 nm), AQ (525.0-530.0 nm), AR (530.0-535.0 nm).

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد معمول

دیتاشیت نمایش‌های گرافیکی از روابط کلیدی را ارائه می‌دهد که برای طراحی مدار ضروری هستند.

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت زیرخطی، که اهمیت تنظیم جریان نسبت به درایو ولتاژ را برجسته می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد که برای محاسبه مقادیر مقاومت سری یا طراحی درایورهای جریان ثابت حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش ریت حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد که با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نسبی را در برابر طول موج رسم می‌کند، پیک در حدود 530 نانومتر و نیم‌عرض 35 نانومتری را نشان می‌دهد و انتشار رنگ سبز خالص را تأیید می‌کند.

6. راهنمای مونتاژ، جابجایی و ذخیره‌سازی

6.1 طرح پد اتصال PCB

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه شده برای PCB ارائه شده است که شامل ابعاد پدهای لحیم می‌شود. رعایت این طراحی، اطمینان از لحیم‌کاری صحیح، تراز و مدیریت حرارتی در حین ریفلو را تضمین می‌کند.

6.2 تمیزکاری

فقط باید از مواد شوینده مشخص شده استفاده شود. در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا بسته آسیب برسانند.

6.3 احتیاط‌های ESD (تخلیه الکترواستاتیک)

ال‌ای‌دی‌ها به الکتریسیته ساکن و موج‌های ولتاژ حساس هستند. اکیداً توصیه می‌شود هنگام جابجایی از مچ‌بند زمین‌شده یا دستکش ضداستاتیک استفاده شود. تمام تجهیزات، از جمله میز کار و هویه‌ها، باید به درستی زمین‌شده باشند تا از آسیب جلوگیری شود.

6.4 شرایط ذخیره‌سازی

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% ذخیره شود. عمر مفید در کیسه ضد رطوبت اصلی همراه با ماده خشک‌کن یک سال است.
• بسته باز شده:برای قطعات خارج شده از بسته‌بندی اصلی، محیط ذخیره‌سازی نباید از 30°C / 60% RH تجاوز کند. توصیه می‌شود لحیم‌کاری ریفلو IR در عرض 672 ساعت (28 روز، سطح MSL 2a) تکمیل شود. برای ذخیره‌سازی فراتر از این مدت، قطعات باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در جو نیتروژن نگهداری شوند. قطعاتی که بیش از 672 ساعت خارج از کیسه نگهداری شده‌اند، قبل از مونتاژ نیاز به پخت در دمای حدود 60°C به مدت حداقل 20 ساعت دارند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ‌کورنینگ" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.5 روش‌های لحیم‌کاری

لحیم‌کاری ریفلو:پروفیل بخش 3.2 را دنبال کنید. حداکثر دمای پیک 260°C، زمان بالای 260°C محدود به حداکثر 10 ثانیه. حداکثر دو سیکل ریفلو مجاز است.
لحیم‌کاری دستی (هویه):از یک هویه کنترل دمای تنظیم شده روی حداکثر 300°C استفاده کنید. زمان تماس باید به 3 ثانیه برای هر اتصال لحیم محدود شود. لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود.

7. مشخصات بسته‌بندی و نوار و قرقره

ال‌ای‌دی‌ها در نوار حامل برجسته با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شوند. عرض نوار 8 میلی‌متر است. قرقره‌ها دارای قطر استاندارد 7 اینچ (178 میلی‌متر) هستند و هر قرقره کامل حاوی 5000 قطعه است. حداقل مقدار سفارش برای قرقره‌های جزئی 500 قطعه اعمال می‌شود. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. نقشه‌های ابعادی دقیق برای جیب‌های نوار و قرقره ارائه شده است، از جمله قطر هاب، قطر فلنج و عرض قرقره.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 کاربرد مورد نظر و سلب مسئولیت قابلیت اطمینان

این ال‌ای‌دی برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی مصرفی و تجاری استاندارد طراحی شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که در آن خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، سیستم‌های ایمنی حمل و نقل)، مشاوره و تأیید صلاحیت خاصی قبل از طراحی الزامی است.

8.2 درایو ال‌ای‌دی

برای اطمینان از خروجی نور پایدار و عمر طولانی، ال‌ای‌دی را با یک منبع جریان ثابت درایو کنید، نه ولتاژ ثابت. جریان پیوسته توصیه شده 20mA است. یک مقاومت محدودکننده جریان سری ساده می‌تواند با یک منبع ولتاژ استفاده شود، که به صورت R = (V_supply- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود، که در آن V_Fباید از مقدار معمول یا حداکثر از جدول دسته‌بندی انتخاب شود تا اطمینان حاصل شود که I_Fدر بدترین شرایط از 20mA تجاوز نمی‌کند.

8.3 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 76mW)، طراحی حرارتی مناسب روی PCB مهم است. طراحی پد لحیم توصیه شده نیز به عنوان یک هیت‌سینک عمل می‌کند. اطمینان از یک مسیر حرارتی خوب دور از اتصال ال‌ای‌دی به حفظ شدت نور و طول عمر کمک می‌کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا زمانی که نزدیک به ریتینگ‌های حداکثر درایو می‌شود.

8.4 طراحی نوری

زاویه دید گسترده 130 درجه‌ای، این ال‌ای‌دی را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده یا دید از زوایای زیاد دارند مناسب می‌سازد. برای نور متمرکز یا جهت‌دار، ممکن است لنزهای خارجی یا راهنماهای نور لازم باشد. لنز شفاف، پایه‌ای خنثی برای المان‌های نوری ثانویه بالقوه فراهم می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده اصلی LTST-C191TGKT، ترکیب پروفیل فوق‌نازک 0.55 میلی‌متری آن با روشنایی بالا از یک چیپ InGaN است. در مقایسه با فناوری قدیمی‌تر مانند AlGaInP، InGaN بازده و خلوص رنگ برتری برای طول‌موج‌های سبز ارائه می‌دهد. مطابقت با RoHS و سازگاری با فرآیندهای ریفلو بدون سرب استاندارد و با حجم بالا، آن را به انتخابی مدرن و سازگار با محیط زیست مناسب برای بازارهای جهانی تبدیل می‌کند. سیستم جامع دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا نقطه روشنایی و رنگ دقیق مورد نیاز برای کاربرد خود را انتخاب کنند و ثبات بصری در محصولات نهایی را تضمین کنند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
ج: طول موج پیک (λ_P) طول موج فیزیکی است که ال‌ای‌دی بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار CIE) است که رنگ درک شده را تعریف می‌کند. برای ال‌ای‌دی‌های تک‌رنگ مانند این نمونه سبز، آن‌ها معمولاً نزدیک اما یکسان نیستند.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با منبع تغذیه 5 ولت و یک مقاومت درایو کنم؟
ج: بله. با استفاده از حداکثر V_Fبرابر 3.6V برای اطمینان از جریان ایمن در همه شرایط: R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 اهم. یک مقاومت استاندارد 68 یا 75 اهم مناسب خواهد بود. همیشه جریان واقعی در مدار را تأیید کنید.

س: چرا شرایط ذخیره‌سازی برای بسته‌های باز شده اینقدر سختگیرانه است (672 ساعت)؟
ج: بسته‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در حین گرمای زیاد لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ‌کورنینگ") شود. محدودیت 672 ساعته و روش پخت توسط سطح حساسیت رطوبت قطعه (MSL 2a) تعریف شده است تا از این حالت خرابی جلوگیری شود.

س: آیا این ال‌ای‌دی برای نورپردازی داخلی خودرو مناسب است؟
ج: در حالی که مشخصات فنی پایه را برآورده می‌کند، کاربردهای خودرویی معمولاً نیازمند قطعاتی هستند که برای استانداردهای درجه خودرویی خاص (مانند AEC-Q102) برای چرخه دمایی، رطوبت و قابلیت اطمینان بلندمدت تأیید صلاحیت شده باشند. این دیتاشیت ادعای چنین تأیید صلاحیت‌هایی را ندارد، بنابراین مشاوره برای کاربرد خاص ضروری است.

11. مثال مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک شاخص وضعیت برای یک بلندگوی بلوتوث قابل حمل. شاخص باید در نور روز قابل مشاهده باشد، رنگ سبز یکنواختی داشته باشد و در یک محفظه بسیار نازک جا شود.

منطق انتخاب:LTST-C191TGKT به دلیل ارتفاع 0.55 میلی‌متری آن انتخاب شده است که به آن اجازه می‌دهد پشت یک دیفیوزر نازک قرار گیرد. روشنایی بالا (تا 450 mcd) دید را تضمین می‌کند. برای تضمین سایه خاصی از سبز در تمام واحدهای تولیدی، طراح در حین خرید، کد بین "AQ" (طول موج غالب 525-530 نانومتر) و کد بین "S" (180-280 mcd) را مشخص می‌کند.

طراحی مدار:برد اصلی بلندگو دارای ریل 3.3 ولت است. با استفاده از V_Fمعمول 3.2 ولت (از بین D8)، یک مقاومت سری محاسبه می‌شود: R = (3.3V - 3.2V) / 0.020A = 5 اهم. یک مقاومت 5.1 اهم انتخاب می‌شود. آند ال‌ای‌دی از طریق مقاومت به ریل 3.3 ولت متصل می‌شود و کاتد توسط یک پین GPIO میکروکنترلر که به عنوان خروجی درین‌باز پیکربندی شده است، به زمین سوئیچ می‌شود.

لایه‌بندی:طرح پد PCB توصیه شده دقیقاً دنبال می‌شود. پد زمین به یک پور مس کوچک متصل می‌شود تا به دفع حرارت کمک کند، حتی اگر توان کم باشد.

12. معرفی فناوری و روندها

فناوری InGaN:ایندیوم گالیم نیترید یک ترکیب نیمه‌هادی III-V است که گپ نواری آن را می‌توان با تنظیم نسبت ایندیوم به گالیم تنظیم کرد. این امکان تولید ال‌ای‌دی‌هایی را فراهم می‌کند که نور را از طیف فرابنفش تا آبی و سبز ساطع می‌کنند. ال‌ای‌دی‌های مبتنی بر InGaN به دلیل بازده و روشنایی بالا شناخته شده‌اند.

روندهای صنعت:روند در ال‌ای‌دی‌های SMD برای الکترونیک مصرفی به طور مداوم به سمت اندازه بسته کوچکتر، پروفیل پایین‌تر، کارایی نوری بالاتر (نور بیشتر در هر وات) و ثبات رنگ بیشتر است. همچنین تلاش قوی‌ای برای قابلیت اطمینان بالاتر برای برآوردن نیازهای کاربردهای خودرویی و صنعتی وجود دارد. حرکت به سمت لحیم‌کاری بدون سرب و مطابقت با RoHS اکنون یک استاندارد جهانی است. تحولات آینده ممکن است شامل بسته‌های تراشه‌ای حتی نازک‌تر (CSP) و مدارهای درایو مجتمع در داخل بسته ال‌ای‌دی باشد.