دیتاشیت کامل LED SMD سبز با لنز پخش‌کننده LTST-E681UGWT - ابعاد بسته‌بندی - ولتاژ مستقیم 3.8 ولت - جریان 30 میلی‌آمپر - اتلاف توان 114 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD LED) را ارائه می‌دهد. قطعه دارای یک لنز پخش‌کننده است که برای توزیع نور یکنواخت و گسترده طراحی شده و آن را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت دارند (به جای پرتو متمرکز) مناسب می‌سازد. منبع نور از ماده نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) استفاده می‌کند که برای تابش نور در طیف طول‌موج سبز طراحی شده است. این محصول برای سازگاری با فرآیندهای مونتاژ الکترونیکی مدرن طراحی شده است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل رعایت مقررات زیست‌محیطی، فرمت بسته‌بندی مناسب برای تولید انبوه خودکار و سازگاری با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون‌قرمز است. این ویژگی‌ها آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای الکترونیک مصرفی، چراغ‌های نشانگر عمومی، نور پس‌زمینه پنل‌ها و نمایشگرها و سایر کاربردها در تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و لوازم خانگی تبدیل می‌کند که در آن‌ها به روشنایی سبز یکنواخت و قابل اطمینان نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

عملکرد LED تحت شرایط دمای محیط استاندارد (25 درجه سلسیوس) تعریف شده است. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و دستیابی به عملکرد مورد انتظار حیاتی است.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نشده و برای عملکرد قابل اطمینان بلندمدت باید از آن اجتناب کرد.

• اتلاف توان (Pd):114 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که قطعه می‌تواند به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای است که فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 1 میلی‌ثانیه) مجاز است.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته برای عملکرد حالت پایدار است.
• محدوده دمای کاری (T_opr):40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که قطعه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای انبارداری (T_stg):40- درجه تا 100+ درجه سلسیوس. محدوده دمایی برای نگهداری قطعه در زمان عدم استفاده.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در نقطه کاری توصیه شده (I_F= 30mA, T_a=25°C) اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نورانی (I_V):1120 - 2800 میلی‌کاندلا (mcd). این مقدار روشنایی درک‌شده LED را مشخص می‌کند که توسط سنسوری اندازه‌گیری شده که برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان فیلتر شده است. محدوده وسیع نشان‌دهنده استفاده از سیستم دسته‌بندی است (به بخش 3 مراجعه کنید).
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نورانی به نصف مقدار اندازه‌گیری شده در محور می‌رسد. زاویه 120 درجه تأیید می‌کند که لنز پخش‌کننده یک الگوی دید بسیار گسترده ارائه می‌دهد.
• طول‌موج تابش پیک (λ_P):518 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن توان خروجی طیفی LED در حداکثر خود قرار دارد.
• طول‌موج غالب (λ_d):520 - 535 نانومتر. این پارامتر از نمودار رنگی CIE مشتق شده و طول‌موج واحدی است که بهترین توصیف را از رنگ درک‌شده نور ارائه می‌دهد. این پارامتر کلیدی برای مشخصات رنگ است.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):35 نانومتر. این نشان‌دهنده پهنای باند طیفی یا محدوده طول‌موج‌های تابش‌شده است. مقدار 35 نانومتر برای یک LED سبز InGaN معمول است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):3.3 ولت (معمولی)، 3.8 ولت (حداکثر) در 30 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار در جریان مشخص‌شده است. برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان لازم حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5 ولت. این قطعه برای عملکرد بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر صرفاً جریان نشتی تحت یک ولتاژ معکوس کوچک را مشخص می‌کند.

3. توضیح سیستم کد دسته‌بندی

به دلیل تغییرات ذاتی در ساخت نیمه‌هادی‌ها، LEDها پس از تولید بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. این امر ثبات را در یک دسته خاص تضمین می‌کند. سه پارامتر کلیدی دسته‌بندی می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

دسته‌های D7 تا D11 LEDها را بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 30 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌کنند. به عنوان مثال، دسته D9 شامل LEDهایی با V_Fبین 3.2 ولت و 3.4 ولت است. تلرانس ±0.1 ولت به هر حد دسته اعمال می‌شود. انتخاب LEDها از یک دسته ولتاژ یکسان برای کاربردهایی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند تا توزیع جریان یکنواخت را تضمین کنند، مهم است.

3.2 دسته‌بندی شدت نورانی

دسته‌های W1، W2، X1 و X2 خروجی روشنایی را دسته‌بندی می‌کنند. به عنوان مثال، دسته X2 شامل درخشان‌ترین LEDها با شدتی بین 2240 تا 2800 میلی‌کاندلا است. تلرانس ±11٪ به محدوده هر دسته اعمال می‌شود. این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا یک درجه روشنایی مناسب برای کاربرد خود انتخاب کنند و ثبات بصری را تضمین نمایند.

3.3 دسته‌بندی طول‌موج غالب

دسته‌های AP، AQ و AR LEDها را بر اساس سایه دقیق سبز آن‌ها، که توسط طول‌موج غالب تعریف می‌شود، مرتب می‌کنند. دسته AP محدوده 520.0-525.0 نانومتر (سبز متمایل به آبی) را پوشش می‌دهد، در حالی که دسته AR محدوده 530.0-535.0 نانومتر (سبز متمایل به زرد) را پوشش می‌دهد. تلرانس ±1 نانومتر است. این برای کاربردهای حساس به رنگ که نیاز به یک رنگ خاص دارند، حیاتی است.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED با فرم استاندارد بسته‌بندی EIA مطابقت دارد. تمام ابعاد حیاتی برای طراحی پد PCB و قرارگیری قطعه در نقشه‌های دیتاشیت ارائه شده است، از جمله طول، عرض، ارتفاع بدنه و فاصله پایه‌ها. تلرانس‌ها معمولاً ±0.2 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. لنز پخش‌کننده در بدنه بسته‌بندی یکپارچه شده است.

4.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

قطعه دارای قطبیت است. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی بسته‌بندی، مانند یک شکاف، نقطه سبز یا گوشه برش‌خورده روی لنز شناسایی می‌شود. طرح پد اتصال PCB توصیه‌شده برای اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی در حین و پس از فرآیند لحیم‌کاری رفلو ارائه شده است. طراحی پد، تخلیه حرارتی و جریان لحیم را در نظر می‌گیرد.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو

این قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون‌قرمز (IR)، از جمله لحیم‌کاری بدون سرب سازگار است. یک پروفایل توصیه‌شده مطابق با استاندارد J-STD-020B پیشنهاد می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• دمای پیش‌گرم:150-200 درجه سلسیوس.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک بدنه:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:مدت زمان توصیه‌شده مطابق با مشخصات خمیر لحیم.

پروفایل بر افزایش و کاهش کنترل‌شده دما برای به حداقل رساندن شوک حرارتی تأکید دارد.

5.2 نکات لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت را به کار برد:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس.
• زمان تماس:حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
• تکرار:لحیم‌کاری باید فقط یک بار انجام شود تا از آسیب به بسته‌بندی یا اتصال داخلی دی جلوگیری شود.

5.3 شرایط نگهداری و جابجایی

LEDها به رطوبت حساس هستند. شرایط نگهداری خاصی برای جلوگیری از "ترکیدن" (ترک خوردن بسته‌بندی) در حین رفلو به دلیل رطوبت جذب‌شده الزامی است.

• بسته‌بندی مهر و موم شده:در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی (RH) ≤70٪ نگهداری شود. ظرف یک سال استفاده شود.
• بسته‌بندی باز شده:در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی (RH) ≤60٪ نگهداری شود. اگر بیش از 168 ساعت در معرض هوای محیط قرار گیرد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت برای خارج کردن رطوبت است.
• برای نگهداری طولانی‌مدت پس از باز کردن، از یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کن یا یک خشک‌کن پاک‌شده با نیتروژن استفاده کنید.

5.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم، فقط باید از حلال‌های مشخص‌شده استفاده شود. غوطه‌ور کردن LED در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات در قالبی سازگار با ماشین‌های برداشت و قرارگیری خودکار عرضه می‌شوند.

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA-481 پیروی می‌کند. جیب‌های خالی در نوار حامل با یک نوار پوشش رویی مهر و موم می‌شوند تا از قطعات محافظت کنند.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 طراحی مدار درایو

LED یک قطعه جریان‌محور است. خروجی نور آن عمدتاً تابعی از جریان مستقیم (I_F) است، نه ولتاژ. بنابراین، راه‌اندازی آن با یک منبع ولتاژ ثابت توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند منجر به فرار حرارتی و تخریب شود. روش استاندارد و قابل اطمینان‌ترین روش، استفاده از یک مقاومت سری محدودکننده جریان هنگام تغذیه از یک منبع ولتاژ (مثلاً V_CC= 5V یا 3.3V) است. مقدار مقاومت (R_S) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. برای چندین LED، اکیداً توصیه می‌شود که از یک مقاومت جداگانه برای هر LED که به صورت موازی متصل شده است استفاده شود تا توزیع جریان و روشنایی یکنواخت تضمین شود، زیرا ولتاژ مستقیم (V_F) حتی در یک دسته نیز می‌تواند کمی متفاوت باشد.

7.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان نسبتاً کم است (حداکثر 114 میلی‌وات)، طراحی حرارتی مناسب عمر LED را افزایش داده و خروجی نوری پایدار را حفظ می‌کند. اطمینان حاصل کنید که طراحی پد PCB تخلیه حرارتی کافی برای دفع گرما به برد را فراهم می‌کند. کار کردن LED در یا نزدیک به حداکثر جریان مجاز (30 میلی‌آمپر) یا در دمای محیطی بالا (نزدیک به 85+ درجه سلسیوس) خروجی نورانی آن را کاهش داده و به طور بالقوه عمر آن را کوتاه می‌کند. کاهش جریان کاری یک روش رایج برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا است.

7.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید 120 درجه لنز پخش‌کننده، یک الگوی نور نرم و گسترده ارائه می‌دهد. این امر آن را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که خود LED قرار است به عنوان نشانگر مستقیماً دیده شود یا جایی که نور پس‌زمینه یکنواخت برای یک ناحیه کوچک یا آیکون مورد نیاز است. برای کاربردهایی که نیاز به نور متمرکزتر دارند، اپتیک ثانویه (مانند یک لنز جداگانه) مورد نیاز خواهد بود. لنز پخش‌کننده همچنین به حداقل رساندن ظاهر نقطه روشن دی کمک می‌کند و یک سطح تابشی یکنواخت‌تر ایجاد می‌کند.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای دارای لنز شفاف، این نوع لنز پخش‌کننده شدت محوری پیک (کاندلا) را با یک زاویه دید بسیار گسترده‌تر و یکنواخت‌تر معاوضه می‌کند. این یک انتخاب عملکردی است، نه یک نقص عملکردی. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای سبز فسفید گالیم (GaP)، قطعه مبتنی بر InGaN بازده نورانی به مراتب بالاتری (خروجی نور درخشان‌تر برای همان جریان) و یک رنگ سبز خالص و اشباع‌شده‌تر ارائه می‌دهد. سازگاری آن با لحیم‌کاری رفلو بدون سرب و دمای بالا، آن را از LEDهای قدیمی سوراخ‌دار یا قطعاتی که نیاز به لحیم‌کاری دستی دارند متمایز می‌کند و آن را با خطوط مونتاژ SMT خودکار مدرن همسو می‌سازد.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 با منبع تغذیه 5 ولت از چه مقاومتی باید استفاده کنم؟

با استفاده از V_Fمعمولی 3.3 ولت و جریان مورد نظر I_Fمعادل 20 میلی‌آمپر (برای عمر طولانی‌تر)، محاسبه به این صورت است: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 82 اهم یا 100 اهم است. جریان واقعی را با مقاومت انتخاب‌شده و مقادیر حداکثر/حداقل V_Fاز دسته مجدداً محاسبه کنید تا مطمئن شوید در محدوده ایمن باقی می‌ماند.

9.2 آیا می‌توانم این LED را با پین میکروکنترلر 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

امکان‌پذیر اما چالش‌برانگیز است. V_Fمعمولی (3.3 ولت) برابر با منبع تغذیه است و هیچ حاشیه ولتاژی برای یک مقاومت سری در جریان کاری مورد نظر باقی نمی‌گذارد. LED ممکن است به صورت کم‌نور روشن شود یا اصلاً روشن نشود، به خصوص اگر V_Fدر انتهای بالایی محدوده (تا 3.8 ولت) باشد. برای عملکرد کارآمد از ریل 3.3 ولت، یک مدار درایو LED اختصاصی یا یک مبدل بوست توصیه می‌شود.

9.3 چرا شرایط نگهداری اینقدر سختگیرانه است؟

بسته‌بندی اپوکسی پلاستیکی می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در حین گرمایش سریع لحیم‌کاری رفلو، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی بالایی ایجاد کند. این می‌تواند باعث ترک خوردن بسته‌بندی ("اثر پاپ‌کورن") یا لایه‌لایه شدن آن شود که منجر به خرابی فوری یا کاهش قابلیت اطمینان بلندمدت می‌گردد. روش‌های نگهداری و پخت از جذب رطوبت جلوگیری می‌کنند.

10. اصل عملکرد

تابش نور در این LED بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی InGaN است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ نیترید گالیم ایندیم (InGaN) در ناحیه فعال، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول‌موج (رنگ) نور تابش‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، سبز. لنز پخش‌کننده از یک رزین اپوکسی حاوی ذرات پراکنده‌کننده ساخته شده است که جهت نور تابش‌شده را تصادفی می‌کند و زاویه دید را گسترش می‌دهد.

11. روندهای صنعت

صنعت LED همچنان بر افزایش بازده نورانی (لومن بر وات)، بهبود بازده رنگ و کاهش هزینه متمرکز است. برای LEDهای SMD نوع نشانگر، روندها شامل کوچک‌سازی بیشتر (اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر مانند 0402 و 0201)، قابلیت اطمینان بالاتر برای کاربردهای خودرویی و صنعتی و توسعه دسته‌های عملکردی یکنواخت‌تر و دقیق‌تر برای کمک به طراحان در دستیابی به نتایج بصری یکنواخت است. حرکت به سمت سطوح بالاتر اتوماسیون در مونتاژ نیز بسته‌بندی‌های مقاوم‌تری را می‌طلبد که بتوانند پروفایل‌های رفلو با تقاضای فزاینده را تحمل کنند.