دیتاشیت کامل LED سبز SMD با تکنولوژی GaP - ابعاد 3.2x2.8x1.9mm - ولتاژ 2.6V - توان 72mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED سبز سطح‌نصب با روشنایی بالا را ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهای نشانگر عمومی و نور پس‌زمینه در الکترونیک مصرفی، تجهیزات اداری و دستگاه‌های ارتباطی طراحی شده است. مزایای اصلی آن شامل سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار، مناسب بودن برای فرآیندهای لحیم‌کاری مادون قرمز و ریفلو، و مطابقت با الزامات بدون سرب (RoHS) می‌باشد. پکیج استاندارد EIA سازگاری گسترده در صنعت را تضمین می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملکردی قطعه در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سانتی‌گراد تعریف شده است. تجاوز از این محدوده‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• توان تلف شده (Pd):72 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند تحت کار مداوم به صورت حرارت به طور ایمن دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (IFP):80 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مجاز تحت شرایط پالس است که در چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مشخص شده است. این مقدار به طور قابل توجهی بالاتر از رتبه DC است تا فلاش‌های کوتاه و با شدت بالا را پوشش دهد.
• جریان مستقیم DC (IF):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد قابل اعتماد در بلندمدت است.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس فراتر از این حد می‌تواند به پیوند نیمه‌هادی LED آسیب برساند.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. این قطعه برای عملکرد قابل اعتماد در این محدوده وسیع دمای صنعتی رتبه‌بندی شده است.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=25°C و جریان تست استاندارد IF=20mA اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 7.1 میلی‌کاندلا تا مقدار معمول 45.0 میلی‌کاندلا متغیر است. شدت واقعی دسته‌بندی شده است، همانطور که در بخش 3 توضیح داده شده است.
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه. این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده نوع لنز پخش‌کننده است که برای کاربردهای نیازمند دید گسترده مناسب می‌باشد.
• طول موج تابش پیک (λP):565 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λd):569 نانومتر. این طول‌موج واحد، مشتق شده از نمودار رنگ‌سنجی CIE، رنگ درک شده (سبز) LED را تعریف می‌کند.
• عرض نیمه خط طیفی (Δλ):30 نانومتر. این پارامتر خلوص طیفی را توصیف می‌کند؛ عرض باریک‌تر نشان‌دهنده منبع نور تک‌رنگ‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 2.6 ولت، با محدوده‌ای از 2.0 ولت تا 2.6 ولت در 20 میلی‌آمپر. برای مقدار معمول، تلرانس +/- 0.1 ولت ذکر شده است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در روشنایی در بین دسته‌های تولید، شدت نور در دسته‌هایی دسته‌بندی می‌شود. کد دسته بخشی از انتخاب شماره قطعه است.

• کد دسته K:7.1 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 11.2 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته L:11.2 میلی‌کاندلا تا 18.0 میلی‌کاندلا
• کد دسته M:18.0 میلی‌کاندلا تا 28.0 میلی‌کاندلا
• کد دسته N:28.0 میلی‌کاندلا تا 45.0 میلی‌کاندلا

برای هر دسته شدت نور، تلرانس +/-15% اعمال می‌شود. طراحان باید بر اساس سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود، دسته مناسب را انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمول اشاره می‌کند که رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، مفاهیم آن‌ها برای طراحی حیاتی است.

• منحنی I-V:رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است، که برای یک دیود معمول است. این منحنی در انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در محدوده کاری یک رابطه تقریباً خطی است. کارکرد فراتر از حداکثر جریان منجر به بازدهی کاهش‌یافته و افزایش حرارت می‌شود.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش درجه‌بندی خروجی نور را با افزایش دمای پیوند نشان می‌دهد. این موضوع برای مدیریت حرارتی در کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا بسیار مهم است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول‌موج، حول 565 نانومتر با عرض نیمه 30 نانومتر، که خروجی رنگ سبز را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد قطعه

این LED مطابق با یک پکیج استاندارد SMD EIA است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر) شامل اندازه بدنه تقریباً 3.2 میلی‌متر (طول) × 2.8 میلی‌متر (عرض) × 1.9 میلی‌متر (ارتفاع) می‌باشد. تلرانس‌ها معمولاً ±0.2 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. برای طراحی دقیق جای پایه PCB باید به نقشه‌های ابعادی دقیق مراجعه شود.

5.2 طراحی پیشنهادی پد PCB

یک الگوی لند پیشنهادی برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار ارائه شده است. پایبندی به این جای پایه پیشنهادی برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اعتماد، تراز خودکار مناسب در حین ریفلو و دفع حرارت مؤثر ضروری است. طراحی معمولاً شامل الگوهای تخلیه حرارتی برای مدیریت دمای لحیم‌کاری است.

5.3 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً روی قطعه علامت‌گذاری شده است، اغلب با یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه کوتاه شده روی لنز یا پکیج. برای تأیید طرح علامت‌گذاری دقیق جهت جهت‌دهی صحیح در حین مونتاژ، باید به نمودار دیتاشیت مراجعه کرد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفیل پیشنهادی مطابق با J-STD-020B مورد اشاره قرار گرفته است. پارامترهای کلیدی شامل:

• دمای پیش‌گرم:150 درجه سانتی‌گراد تا 200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:مدت زمان توصیه شده مطابق با مشخصات خمیر لحیم.
• نرخ افزایش دما:کنترل شده برای جلوگیری از شوک حرارتی.

توجه به این نکته حیاتی است که پروفیل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر بستگی دارد. تأیید در سطح قطعه و سطح برد توصیه می‌شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه‌ای با دمای حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد استفاده کنید. زمان تماس باید حداکثر به 3 ثانیه برای هر اتصال محدود شود و فقط یک بار انجام شود تا از آسیب به پکیج پلاستیکی یا اتصالات سیمی داخلی جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا پکیج آسیب برسانند.

6.4 نگهداری و حساسیت به رطوبت

این LEDها به رطوبت حساس هستند. هنگامی که در کیسه ضد رطوبت اصلی مهر و موم شده با ماده خشک‌کن نگهداری می‌شوند، باید در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 70% نگهداری شده و ظرف یک سال استفاده شوند. پس از باز شدن کیسه، محیط نگهداری نباید از 30°C و 60% رطوبت نسبی تجاوز کند. قطعاتی که بیش از 168 ساعت در معرض هوای محیط قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری ریفلو، تقریباً در دمای 60°C به مدت حداقل 48 ساعت پخته شوند تا از "ترکیدن پاپ کورن" (ترک خوردن پکیج به دلیل فشار بخار) جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

این قطعه در نوار حامل 8 میلی‌متری روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شود که با تجهیزات استاندارد برداشت و قراردادن خودکار سازگار است.

• تعداد قطعات در هر قرقره: 2000.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
• نوار پوششی:حفره‌های خالی با نوار پوششی بالایی مهر و موم می‌شوند.
• قطعات مفقود شده:طبق مشخصات (EIA-481-1-B)، حداکثر دو لامپ مفقود شده متوالی مجاز است.

7.2 ساختار شماره قطعه

شماره قطعه LTST-M670GKT ویژگی‌های کلیدی را کدگذاری می‌کند:

• LTST:احتمالاً نشان‌دهنده خانواده یا سری محصول است.
• M670:ممکن است به نوع تراشه/دی خاص یا طراحی نوری اشاره داشته باشد.
• G:نشان‌دهنده رنگ لنز (شفاف آب) است.
• K:نمایانگر کد دسته شدت نور است (به عنوان مثال، دسته K: 7.1-11.2 میلی‌کاندلا).
• T:احتمالاً نشان‌دهنده بسته‌بندی نوار و قرقره است.

انتخاب پسوند صحیح (کد دسته) برای به دست آوردن سطح روشنایی مورد نظر ضروری است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نیازمند یک نشانگر سبز روشن و قابل اعتماد مناسب است، از جمله:

• نشانگرهای وضعیت روی الکترونیک مصرفی (روترها، مودم‌ها، تجهیزات صوتی).
• نور پس‌زمینه برای کلیدهای ممبران و پنل‌ها.
• روشنایی برای ابزار دقیق و پنل‌های کنترل.
• تابلوهای نشانه عمومی و نورپردازی تزئینی که در آن زاویه دید گسترده مفید است.

8.2 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند.برای روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی LEDها به صورت موازی مستقیماً از یک منبع ولتاژ (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصه ولتاژ مستقیم (VF) بین LEDهای منفرد باعث عدم تعادل قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه روشنایی ناهموار خواهد شد. مقدار مقاومت سری را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED (برای قابلیت اطمینان از مقدار حداکثر استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر است.

8.3 مدیریت حرارتی

در حالی که توان تلف شده نسبتاً کم است (حداکثر 72 میلی‌وات)، طراحی حرارتی مناسب عمر مفید را افزایش داده و خروجی نور پایدار را حفظ می‌کند. اطمینان حاصل کنید که طراحی پد PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند. از کارکرد LED در یا نزدیک به حداکثر جریان و دمای رتبه‌بندی شده مطلق آن برای دوره‌های طولانی خودداری کنید.

8.4 اقدامات احتیاطی ESD (تخلیه الکترواستاتیک)

مانند اکثر دستگاه‌های نیمه‌هادی، LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. در حین مونتاژ و جابجایی باید از رویه‌های استاندارد کنترل ESD پیروی شود، از جمله استفاده از ایستگاه‌های کاری زمین شده، بند مچ و ظروف رسانا.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با تکنولوژی‌های قدیمی LEDهای سوراخ‌دار، این قطعه SMD مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد:

• اندازه و پروفیل:جای پایه فشرده 3.2x2.8 میلی‌متری و پروفیل کم ارتفاع (1.9 میلی‌متر) امکان کوچک‌سازی محصولات نهایی را فراهم می‌کند.
• قابلیت تولید:سازگاری کامل با خطوط مونتاژ SMT خودکار و پرسرعت، هزینه تولید را کاهش داده و قابلیت اطمینان را نسبت به نصب دستی افزایش می‌دهد.
• عملکرد نوری:ترکیب روشنایی بالا (تا 45 میلی‌کاندلا) و زاویه دید گسترده 120 درجه، دید عالی را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان:پکیج برای فرآیندهای لحیم‌کاری قوی مادون قرمز/ریفلو طراحی شده و محدوده دمای کاری وسیعی (40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) ارائه می‌دهد.

استفاده از تکنولوژی GaP (گالیوم فسفید) بر روی بستر GaP، یک فرآیند بالغ و قابل اعتماد برای تولید LEDهای سبز با رنگ و عملکرد پایدار است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: تفاوت بین طول موج پیک (λP) و طول موج غالب (λd) چیست؟

پاسخ 1: طول موج پیک (565 نانومتر) طول موج فیزیکی است که LED بیشترین توان نوری را در آن ساطع می‌کند. طول موج غالب (569 نانومتر) یک مقدار محاسبه شده از رنگ‌سنجی است که طول موج واحد رنگ درک شده را نشان می‌دهد. برای منابع تک‌رنگ مانند این LED سبز، آن‌ها معمولاً نزدیک به هم هستند.

سوال 2: آیا می‌توانم این LED را با جریان 30 میلی‌آمپر به طور مداوم راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: بله، 30 میلی‌آمپر حداکثر جریان مستقیم DC رتبه‌بندی شده است. برای حداکثر قابلیت اطمینان و طول عمر، اغلب توصیه می‌شود کمی پایین‌تر از این حداکثر کار کند، به عنوان مثال، در 20 میلی‌آمپر (شرایط تست استاندارد)، که برای اکثر کاربردهای نشانگر نیز روشنایی کافی فراهم می‌کند.

سوال 3: چرا حتی اگر منبع تغذیه من محدودکننده جریان دارد، یک مقاومت سری لازم است؟

پاسخ 3: یک مقاومت سری اختصاصی یک روش ساده، مقرون به صرفه و قوی برای تنظیم جریان فراهم می‌کند. همچنین به جذب تغییرات جزئی در ولتاژ تغذیه و ولتاژ مستقیم LED کمک کرده و عملکرد پایدار را تضمین می‌کند. این روش به عنوان یک بهترین روش برای اکثر مدارهای LED عمومی در نظر گرفته می‌شود.

سوال 4: محدودیت زمانی 168 ساعته پس از باز کردن کیسه ضد رطوبت چقدر حیاتی است؟

پاسخ 4: برای قابلیت اطمینان فرآیند بسیار مهم است. تجاوز از این زمان بدون پخت، خطر آسیب ناشی از رطوبت به پکیج را در حین فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا افزایش می‌دهد که می‌تواند منجر به خرابی فوری یا کاهش قابلیت اطمینان بلندمدت شود.

11. مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک سوئیچ شبکه با 24 LED فعالیت پورت سبز یکسان.

مراحل طراحی:

1. انتخاب روشنایی:برای تجهیزات داخلی با فاصله دید 1-2 متر، یک روشنایی متوسط کافی است. از اطلاعات سفارش، کد دسته L (11.2-18.0 میلی‌کاندلا) را انتخاب کنید.
2. مدار درایو:سیستم از ریل 3.3 ولت استفاده می‌کند. با استفاده از حداکثر VF برابر 2.6 ولت و IF هدف 20 میلی‌آمپر، مقاومت سری را محاسبه کنید: R = (3.3V - 2.6V) / 0.020A = 35 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 33 اهم یا 39 اهم انتخاب می‌شود که جریان را کمی تنظیم می‌کند.
3. چیدمان PCB:از طرح پد پیشنهادی دیتاشیت استفاده کنید. مسیرهای 3.3 ولت و GND را به همه 24 LED هدایت کنید. مقاومت محدودکننده جریان را نزدیک به آند هر LED قرار دهید.
4. ملاحظات حرارتی:با 24 LED در حدود 20 میلی‌آمپر هر کدام، توان کل کم است (حدود 1.5 وات). نیاز به هیت‌سینک خاصی نیست، اما اطمینان حاصل کنید که جریان هوای عمومی در محفظه وجود دارد.
5. مونتاژ:از پروفیل ریفلو توصیه شده پیروی کنید. پس از باز کردن قرقره، برنامه‌ریزی کنید تا مونتاژ SMT برای همه بردها در پنجره 168 ساعته تکمیل شود یا یک برنامه پخت اجرا کنید.

این رویکرد روشنایی یکنواخت، لحیم‌کاری قابل اعتماد و عملکرد بلندمدت را تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل تکنولوژی

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی گالیوم فسفید (GaP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند که در آنجا بازترکیب می‌شوند. در GaP، این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون‌ها (نور) با طول‌موجی متناسب با انرژی شکاف نواری ماده آزاد می‌کند، که برای این ترکیب خاص منجر به نور سبز (حدود 565-569 نانومتر) می‌شود. لنز "شفاف آب" از اپوکسی ساخته شده و برای پخش نور طراحی شده است و زاویه دید گسترده 120 درجه را ایجاد می‌کند. پکیج SMD تراشه نیمه‌هادی، اتصالات سیمی و فریم سرب را محصور کرده و محافظت مکانیکی و اتصالات حرارتی/الکتریکی را فراهم می‌کند.

13. روندها و تحولات صنعت

صنعت اپتوالکترونیک همچنان در حال تحول است. در حالی که این LED سبز مبتنی بر GaP نمایانگر یک تکنولوژی بالغ و بسیار قابل اعتماد است، روندها شامل موارد زیر می‌شوند:

• افزایش بازده:توسعه مداوم مواد (مانند InGaN برای محدوده رنگ گسترده‌تر) و طراحی تراشه‌ها برای دستیابی به لومن بیشتر در هر وات (lm/W)، که مصرف برق را برای یک خروجی نور معین کاهش می‌دهد.
• کوچک‌سازی:توسعه جای پایه پکیج‌های حتی کوچک‌تر (مانند 0201، 01005) برای کاربردهای با محدودیت فضا مانند دستگاه‌های پوشیدنی و الکترونیک مصرفی فوق فشرده.
• راه‌حل‌های یکپارچه:رشد LEDهایی با درایورهای داخلی (ICهای جریان ثابت)، دیودهای محافظ (برای ESD/ولتاژ معکوس) یا چند رنگ (RGB) در یک پکیج واحد، که طراحی مدار را ساده می‌کند.
• تقاضاهای قابلیت اطمینان بالا:گسترش کاربردها در زمینه‌های خودرویی، صنعتی و پزشکی، الزامات برای محدوده دمای گسترده‌تر، مقاومت بیشتر در برابر لرزش و عمر عملیاتی طولانی‌تر (اغلب با رتبه L70 یا L90، به معنای زمان تا 70% یا 90% روشنایی اولیه) را هدایت می‌کند.

قطعه توصیف شده در این دیتاشیت به طور محکم در بخش تثبیت شده و پرحجم بازار قرار دارد و به دلیل عملکرد اثبات شده، مقرون به صرفه بودن و سهولت ادغام مورد تقدیر است.