دیتاشیت LED SMD مدل LTST-E142TGKEKT - بسته‌بندی 2.0x1.25x0.8mm - ولتاژ 2.8-3.8V/1.7-2.5V - توان 76mW/75mW - سبز/قرمز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک قطعه LED نصب سطحی را که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی طراحی شده است، به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه به ویژه برای کاربردهای با محدودیت فضایی در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است. اندازه مینیاتوری و سازگاری آن با فرآیندهای تولید مدرن، آن را به انتخابی همه‌کاره برای عملکردهای نشانگر و نور پس‌زمینه تبدیل می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این قطعه شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS، بسته‌بندی در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای جایگذاری خودکار، و سازگاری کامل با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز است. این قطعه مطابق با استانداردهای حساسیت رطوبتی JEDEC Level 3 پیش‌شرط‌گذاری شده است که قابلیت اطمینان در حین مونتاژ را تضمین می‌کند.

کاربردهای هدف متنوع هستند و شامل مخابرات، اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی می‌شوند. کاربردهای خاص شامل نشانگرهای وضعیت، چراغ‌های سیگنال و نماد، و نور پس‌زمینه پنل جلویی است که در آن‌ها روشنایی قابل اعتماد و فشرده مورد نیاز است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

این بخش تجزیه‌ای دقیق از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی قطعه ارائه می‌دهد. تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

2.1 رتبه‌بندی حداکثر مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این شرایط یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):76 میلی‌وات (سبز)، 75 میلی‌وات (قرمز). این حداکثر توانی است که LED می‌تواند به طور پیوسته تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):80 میلی‌آمپر برای هر دو رنگ. این تنها در شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر (سبز)، 30 میلی‌آمپر (قرمز). این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد قابل اعتماد است.
• محدوده دما:محدوده دمای عملیاتی و نگهداری 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس است.

2.2 مشخصات حرارتی

درک عملکرد حرارتی برای قابلیت اطمینان و طول عمر حیاتی است.

• حداکثر دمای اتصال (T_j):115 درجه سلسیوس برای هر دو رنگ. اتصال نیمه‌هادی نباید از این دما تجاوز کند.
• مقاومت حرارتی، اتصال به محیط (R_θJA):مقادیر معمول 145 درجه سلسیوس بر وات (سبز) و 155 درجه سلسیوس بر وات (قرمز) است. این پارامتر نشان می‌دهد که حرارت چقدر مؤثر از اتصال LED به هوای اطراف منتقل می‌شود. مقدار کمتر نشان‌دهنده اتلاف حرارت بهتر است.

2.3 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط آزمایش استاندارد (I_F= 20mA) هستند.

• شدت نور (I_V):سبز: 710-1540 میلی‌کاندلا (حداقل-حداکثر). قرمز: 140-420 میلی‌کاندلا (حداقل-حداکثر). با استفاده از فیلتری اندازه‌گیری شده که تقریباً پاسخ چشم فتوبیک CIE را شبیه‌سازی می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً 120 درجه برای LED سبز. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λ_P):معمولاً 523 نانومتر (سبز)، 630 نانومتر (قرمز).
• طول موج غالب (λ_d):سبز: 515-530 نانومتر. قرمز: 619-629 نانومتر. این رنگ درک شده را با تلرانس ±1 نانومتر تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):معمولاً 25 نانومتر (سبز)، 15 نانومتر (قرمز). نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):سبز: 2.8-3.8 ولت. قرمز: 1.7-2.5 ولت. تلرانس ±0.1V است. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگام راه‌اندازی با 20mA است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در V_R= 5V. قطعه برای کار معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای مرجع آزمایش مادون قرمز است.

3. توضیح سیستم باینینگ

قطعات بر اساس پارامترهای نوری کلیدی به دسته‌هایی (باین) تقسیم می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که رنگ و روشنایی در یک دسته تولیدی یکنواخت است.

3.1 باینینگ شدت نور (I_V)

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در 20mA دسته‌بندی می‌شوند.

باین‌های LED سبز:

• V1: 710 - 910 میلی‌کاندلا
• V2: 910 - 1185 میلی‌کاندلا
• W1: 1185 - 1540 میلی‌کاندلا

تلرانس درون هر باین ±11% است.

باین‌های LED قرمز:

• R2: 140 - 185 میلی‌کاندلا
• S1: 185 - 240 میلی‌کاندلا
• S2: 240 - 315 میلی‌کاندلا
• T1: 315 - 420 میلی‌کاندلا

تلرانس درون هر باین ±11% است.

3.2 باینینگ طول موج غالب (λ_d)

برای LED سبز، قطعات همچنین بر اساس طول موج غالب دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی رنگ کنترل شود.

باین‌های طول موج LED سبز:

• AP: 515 - 520 نانومتر
• AQ: 520 - 525 نانومتر
• AR: 525 - 530 نانومتر

تلرانس برای هر باین طول موج ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1 برای توزیع طیفی، شکل 5 برای زاویه دید)، تفسیرهای معمول آن‌ها برای طراحی حیاتی است.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

رابطه نمایی است. برای LED سبز، V_Fمعمولاً در 20mA از حدود 2.8V تا 3.8V متغیر است. برای LED قرمز، V_Fپایین‌تر است و در 20mA از حدود 1.7V تا 2.5V متغیر است. طراحان باید بر اساس ولتاژ تغذیه و V_Fخاص باین LED استفاده شده، از مقاومت‌های محدودکننده جریان یا درایورهای مناسب استفاده کنند.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور عموماً با جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. کارکرد بالاتر از جریان مستقیم DC توصیه شده (20mA/30mA) می‌تواند منجر به کاهش شتاب‌یافته لومن، تغییر رنگ و کاهش طول عمر به دلیل حرارت و چگالی جریان بیش از حد شود.

4.3 مشخصات دمایی

عملکرد LED وابسته به دما است. معمولاً ولتاژ مستقیم (V_F) با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. مهم‌تر از آن، شدت نور با افزایش دما کاهش می‌یابد. مدیریت حرارتی مؤثر (از طریق چیدمان PCB، مساحت مس و غیره) برای حفظ خروجی نور پایدار و طول عمر، به ویژه هنگام کار نزدیک به رتبه‌بندی‌های حداکثر، ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

قطعه مطابق با طرح استاندارد بسته‌بندی EIA است. ابعاد کلیدی (بر حسب میلی‌متر، تلرانس ±0.2mm مگر خلاف آن ذکر شود) ردپای آن را تعریف می‌کنند: طول، عرض و ارتفاع. انتساب پایه خاص به این صورت است: پایه‌های 2 و 3 برای تراشه LED سبز (InGaN) و پایه‌های 1 و 4 برای تراشه LED قرمز (AlInGaP) هستند. لنز شفاف است.

5.2 طرح پیشنهادی پد اتصال PCB

یک طرح لند پترن ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری و پایداری مکانیکی به درستی انجام می‌شود. پایبندی به این ردپای پیشنهادی، تشکیل اتصال لحیم خوب در حین ریفلو را تسهیل می‌کند، از پدیده "تومب‌استونینگ" جلوگیری می‌کند و به اتلاف حرارت از بسته LED به PCB کمک می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

جهت‌دهی صحیح حیاتی است. دیتاشیت انتساب پایه را مشخص می‌کند (سبز: پایه‌های 2,3؛ قرمز: پایه‌های 1,4). چاپ ابریشمی PCB و ردپا باید به وضوح محل کاتد/آند یا پایه 1 را نشان دهند تا از خطاهای مونتاژ جلوگیری شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو IR

قطعه با فرآیندهای ریفلو IR بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفایل پیشنهادی مطابق با J-STD-020B ارجاع داده شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:حداکثر 150-200 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان در پیک:حداکثر 10 ثانیه (حداکثر دو سیکل ریفلو).

پروفایل‌ها باید برای مونتاژ PCB خاص مشخص شوند.

6.2 لحیم‌کاری دستی (هویه)

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، احتیاط شدید لازم است:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.
• محدودیت:فقط یک سیکل لحیم‌کاری برای جلوگیری از آسیب حرارتی.

6.3 شرایط نگهداری

حساسیت رطوبتی یک عامل حیاتی است (JEDEC Level 3).

• کیسه مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود. ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیسه استفاده شود.
• پس از باز کردن کیسه:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. توصیه می‌شود ریفلو IR ظرف 168 ساعت (7 روز) تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.
• بازپخت:اگر بیش از 168 ساعت در معرض محیط قرار گرفته باشد، قبل از لحیم‌کاری به مدت حداقل 48 ساعت در حدود 60 درجه سلسیوس بازپخت شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از مونتاژ، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. LED را در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور کنید. از مواد شیمیایی نامشخص استفاده نکنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعه در نوار حامل برجسته‌دار برای ماشین‌های Pick-and-Place خودکار عرضه می‌شود.

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:4000 قطعه.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. پاکت‌های خالی با نوار پوششی مهر و موم می‌شوند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی متداول

LED نیاز به یک مکانیزم محدودکننده جریان دارد. ساده‌ترین روش استفاده از یک مقاومت سری است. مقدار مقاومت (R_s) به صورت زیر محاسبه می‌شود: R_s= (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F. برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود I_Fحتی با تلرانس قطعات از محدودیت‌ها تجاوز نمی‌کند. برای قطعه دو رنگ، کنترل جریان مستقل برای هر کانال رنگ برای کارکرد رنگ ترکیبی یا متناوب ضروری است.

8.2 ملاحظات و احتیاط‌های طراحی

• راه‌اندازی جریان:همیشه با جریان ثابت راه‌اندازی کنید یا از یک مقاومت سری استفاده کنید. هرگز مستقیماً به یک منبع ولتاژ متصل نکنید.
• مدیریت حرارتی:مساحت مس متصل به پدهای LED روی PCB را برای عمل به عنوان هیت‌سینک به حداکثر برسانید، به ویژه برای باین‌های با روشنایی بالا یا کارکرد پیوسته.
• محافظت ESD:اگرچه به صراحت حساس اعلام نشده است، اما رعایت احتیاط‌های ESD هنگام کار با تمام دستگاه‌های نیمه‌هادی یک عمل خوب است.
• ولتاژ معکوس:قطعه برای کار بایاس معکوس طراحی نشده است. اطمینان حاصل کنید که قطبیت در مدار صحیح است.
• محدوده کاربرد:این قطعه برای تجهیزات الکترونیکی استاندارد در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند (مانند هوانوردی، پزشکی، سیستم‌های ایمنی)، صلاحیت‌دهی و مشاوره خاص لازم است.

9. مقایسه و تمایز فنی

این LED SMD دو رنگ یک راه‌حل فشرده و تک‌بسته‌ای برای کاربردهایی ارائه می‌دهد که نیاز به دو رنگ نشانگر متمایز (سبز و قرمز) دارند و در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه، فضای PCB را ذخیره می‌کند. استفاده از InGaN برای سبز و AlInGaP برای قرمز، رنگ‌های کارآمد و اشباع شده ارائه می‌دهد. سازگاری آن با مونتاژ خودکار ریفلو IR با حجم بالا، آن را از LEDهایی که نیاز به لحیم‌کاری دستی یا موجی دارند متمایز می‌کند. ساختار باینینگ دقیق به طراحان اجازه می‌دهد تا سطوح یکنواختی مناسب برای اهداف هزینه و عملکرد خود را انتخاب کنند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم LEDهای سبز و قرمز را همزمان با جریان کامل خود راه‌اندازی کنم؟

خیر، نه از پایه‌های یکسان. تراشه‌های سبز و قرمز از نظر الکتریکی جدا هستند و به جفت پایه‌های مختلف متصل می‌شوند (2,3 برای سبز؛ 1,4 برای قرمز). آن‌ها باید توسط منابع جریان مستقل یا با مقاومت‌های سری جداگانه راه‌اندازی شوند. اتلاف توان کل برای بسته نباید بیش از حد مجاز باشد، که در صورت کارکرد همزمان، نیازمند در نظر گرفتن حرارت ترکیبی از هر دو تراشه است.

10.2 چرا ولتاژ مستقیم برای سبز و قرمز متفاوت است؟

ولتاژ مستقیم یک ویژگی اساسی از گاف انرژی (bandgap) ماده نیمه‌هادی است. نور سبز از InGaN دارای انرژی فوتون بالاتر (طول موج کوتاه‌تر) نسبت به نور قرمز از AlInGaP است که با گاف انرژی نیمه‌هادی بزرگ‌تری مرتبط است. یک گاف انرژی بزرگ‌تر معمولاً منجر به ولتاژ مستقیم بالاتر می‌شود که محدوده V_Fبالاتر LED سبز (2.8-3.8V) را در مقایسه با LED قرمز (1.7-2.5V) توضیح می‌دهد.

10.3 عبارت "Preconditioning to JEDEC Level 3" به چه معناست؟

به این معنی است که قطعه مطابق با استانداردهای JEDEC به عنوان سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 3 طبقه‌بندی شده است. این نشان می‌دهد که دستگاه می‌تواند پس از باز شدن کیسه محافظ رطوبت، تا 168 ساعت (7 روز) در شرایط محیط کارخانه (≤30°C/60% RH) قرار گیرد بدون اینکه نیاز به بازپخت قبل از لحیم‌کاری ریفلو داشته باشد. تجاوز از این عمر مفید محیطی نیازمند انجام روش بازپخت ذکر شده در بخش نگهداری است.

10.4 چگونه کدهای باینینگ شدت نور (V1, W1, R2, T1 و غیره) را تفسیر کنم؟

اینها برچسب‌های دلخواهی هستند که به محدوده‌های خاصی از خروجی نور اندازه‌گیری شده اختصاص داده شده‌اند. به عنوان مثال، یک LED سبز از باین "W1" دارای شدتی بین 1185 تا 1540 میلی‌کاندلا هنگام راه‌اندازی با 20mA خواهد بود. سفارش یک کد باین خاص اطمینان می‌دهد که LEDهایی با روشنایی درون آن محدوده تعریف شده دریافت می‌کنید و یکنواختی در ظاهر محصول شما را ارتقا می‌دهد.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: نشانگر وضعیت دوگانه برای روتر شبکه
یک طراح نیاز به یک قطعه واحد دارد تا "برق/فعالیت" (سبز) و "خطا/هشدار" (قرمز) را روی پنل جلویی یک روتر نشان دهد. استفاده از LTST-E142TGKEKT فضای ذخیره می‌کند. پایه‌های GPIO میکروکنترلر هر رنگ را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه راه‌اندازی می‌کنند. LED سبز (راه‌اندازی شده از پایه 2، با پایه 3 به زمین) عملکرد عادی را با نور ثابت یا چشمک‌زن نشان می‌دهد. LED قرمز (راه‌اندازی شده از پایه 1، با پایه 4 به زمین) در صورت خطای سیستم روشن می‌شود. زاویه دید 120 درجه‌ای دید از محدوده وسیعی را تضمین می‌کند. طراح یک باین شدت نور متوسط (مثلاً V2 برای سبز، S1 برای قرمز) را برای روشنایی کافی بدون مصرف توان بیش از حد انتخاب می‌کند. چیدمان PCB از طرح پد پیشنهادی پیروی می‌کند و شامل یک ریلف حرارتی سخاوتمندانه متصل به صفحه زمین است.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ماده نوع n در ناحیه فعال با حفره‌های ماده نوع p بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف مواد نیمه‌هادی استفاده شده تعیین می‌شود. در این قطعه، نیترید گالیم ایندیم (InGaN) برای ساطع‌کننده سبز و فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) برای ساطع‌کننده قرمز استفاده می‌شود که هر کدام به دلیل بازده و ویژگی‌های رنگ در مناطق طیفی مربوطه خود انتخاب شده‌اند.

13. روندهای فناوری

حوزه LEDهای SMD همچنان به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود رندر رنگ و مینیاتوری‌سازی بیشتر در حال تکامل است. روندی برای ادغام چندین تراشه رنگ (RGB, RGBW) در یک بسته واحد برای کاربردهای سفید قابل تنظیم یا تمام‌رنگ وجود دارد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی و تکنیک‌های مدیریت حرارتی، مرزهای چگالی توان و قابلیت اطمینان را جابجا می‌کنند و اجازه می‌دهند LEDهای SMD در کاربردهای به طور فزاینده‌ای سخت‌گیرانه، از جمله روشنایی خودرو و نشانگرهای صنعتی تخصصی استفاده شوند. تلاش برای پایداری نیز بر مواد و فرآیندهایی با تأثیر محیطی کمتر تأکید می‌کند.