دیتاشیت LED SMD مدل LTST-C950RTGKT - لنز شفاف آب - تراشه سبز InGaN - جریان 20mA - توان 76mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک لامپ LED از نوع نصب سطحی (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 دارای لنز گنبدی شکل بوده و از یک تراشه نیمه‌هادی فوق‌العاده روشن نیترید گالیم ایندیم (InGaN) برای تولید نور سبز استفاده می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS).
• طراحی لنز گنبدی برای توزیع نور بهینه.
• فناوری تراشه فوق‌العاده روشن InGaN.
• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place.
• ابعاد بسته‌بندی استاندارد مطابق با استانداردهای اتحادیه صنایع الکترونیک (EIA).
• سطح ورودی سازگار با سطوح منطقی مدارهای مجتمع (IC).
• طراحی شده برای سازگاری با ماشین‌آلات قرارگیری خودکار.
• مناسب برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR).

1.2 کاربردها

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

• دستگاه‌های مخابراتی، تجهیزات اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و سیستم‌های کنترل صنعتی.
• نور پس‌زمینه کی‌پدها و صفحه‌کلیدها.
• نشانگرهای وضعیت و برق.
• نمایشگرهای میکرو و نشانگرهای پنل.
• چراغ‌های سیگنال و نورپردازی نمادین.

2. ابعاد و پیکربندی بسته‌بندی

LED در یک بسته‌بندی استاندارد SMD قرار دارد. ابعاد مکانیکی حیاتی در نقشه‌های مهندسی ارائه شده و تمامی اندازه‌ها بر حسب میلی‌متر مشخص شده‌اند. تلرانس استاندارد ابعاد ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. مدل خاص مستند شده در اینجا، LTST-C950RTGKT، دارای لنز شفاف آب و یک تراشه InGaN است که نور سبز ساطع می‌کند.

3. ریتینگ‌ها و مشخصات

تمام پارامترهای الکتریکی و نوری در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

3.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

تنش‌های فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی به قطعه شود. عملکرد صحیح تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):76 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):100 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):20 میلی‌آمپر DC
• محدوده دمای کاری (T_opr):20- تا 80+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای انبارش (T_stg):30- تا 100+ درجه سلسیوس
• شرایط لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز:دمای پیک 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه.

3.2 پروفیل ریفلو IR پیشنهادی برای فرآیند بدون سرب

یک پروفیل دمایی پیشنهادی برای ریفلو لحیم بدون سرب ارائه شده است. این پروفیل یک راهنما است؛ پروفیل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و مشخصات کوره بستگی دارد. پروفیل باید مطابق با استانداردهای JEDEC باشد که معمولاً شامل مرحله پیش‌گرم، افزایش کنترل‌شده دما تا یک دمای پیک که از 260 درجه سلسیوس تجاوز نکند و مرحله خنک‌سازی کنترل‌شده است.

3.3 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها عملکرد معمول قطعه را تحت شرایط کاری نرمال تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):از 1120 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 7100 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با یک مقدار معمول که به Bin خاص بستگی دارد. اندازه‌گیری شده در I_F= 20mA با استفاده از یک سنسور فیلتر شده بر اساس منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE.
• زاویه دید (2θ_1/2):25 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور نصف مقدار اندازه‌گیری شده روی محور مرکزی است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):530 نانومتر. طول موجی که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):در I_F= 20mA از 520.0 نانومتر تا 535.0 نانومتر متغیر است. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک شده و رنگ را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):35 نانومتر. عرض طیفی در نصف حداکثر شدت، که نشان‌دهنده خلوص رنگ است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در I_F= 20mA از 2.8 ولت تا 3.8 ولت متغیر است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) برابر 5 ولت. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

3.3.1 نکات و احتیاط‌های اندازه‌گیری

• اندازه‌گیری شدت نور از استانداردهای CIE پیروی می‌کند.
• قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. رعایت احتیاط‌های مناسب ESD، مانند استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده و میزکار ضداستاتیک، در حین جابجایی اجباری است.
• اعمال ولتاژ معکوس فقط برای اهداف آزمایشی است؛ LED برای کار در بایاس معکوس در مدارهای کاربردی در نظر گرفته نشده است.

4. سیستم رتبه‌بندی Bin

برای اطمینان از ثبات در رنگ و روشنایی برای کاربردهای تولیدی، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در Binهای مختلف دسته‌بندی می‌شوند.

4.1 رتبه ولتاژ مستقیم (V_F)

دسته‌بندی در I_F= 20mA. تلرانس برای هر Bin ±0.1V است.
کدهای Bin: D7 (2.80-3.00V), D8 (3.00-3.20V), D9 (3.20-3.40V), D10 (3.40-3.60V), D11 (3.60-3.80V).

4.2 رتبه شدت نور (I_V)

دسته‌بندی در I_F= 20mA. تلرانس برای هر Bin ±15% است.
کدهای Bin: W (1120-1800 mcd), X (1800-2800 mcd), Y (2800-4500 mcd), Z (4500-7100 mcd).

4.3 رتبه رنگ (طول موج غالب)

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

5. منحنی‌های عملکرد معمول

داده‌های گرافیکی که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهند، معمولاً ارائه می‌شوند. این موارد شامل، اما نه محدود به موارد زیر است:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً یک رابطه غیرخطی است و اهمیت تنظیم جریان نسبت به درایو ولتاژ را برجسته می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:منحنی مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد، که یک عامل حیاتی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای پرتوان یا با چگالی بالا است.
• توزیع توان طیفی:یک نمودار که شدت نور ساطع شده در هر طول موج را نشان می‌دهد، حول طول موج پیک 530 نانومتر با یک نیم‌عرض مشخصه متمرکز شده است.

6. راهنمای کاربر برای مونتاژ و جابجایی

6.1 تمیزکاری

تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی LED آسیب برسانند. در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق استفاده کنید. زمان غوطه‌وری باید کمتر از یک دقیقه باشد.

6.2 طرح پد PCB پیشنهادی

یک الگوی لند (Footprint) پیشنهادی برای PCB ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی حاصل شود. این شامل ابعاد پد، فاصله‌ها و تعاریف ماسک لحیم برای دستیابی به یک فیله لحیم قابل اطمینان است.

6.3 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته‌دار که روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متری) پیچیده شده‌اند عرضه می‌شوند. عرض نوار 8 میلی‌متر است. مشخصات کلیدی شامل موارد زیر است:

• فاصله و ابعاد پاکت برای قرارگیری قطعه.
• مشخصات نوار پوششی برای مهر و موم کردن.
• قطر هاب قرقره، فلنج و جهت پیچش.

6.4 جزئیات بسته‌بندی قرقره

• قرقره استاندارد حاوی 2000 قطعه است.
• حداقل مقدار سفارش برای قرقره‌های غیرکامل 500 قطعه است.
• حداکثر دو پاکت خالی متوالی در هر قرقره مجاز است.
• بسته‌بندی مطابق با استانداردهای ANSI/EIA-481 است.

7. نکات کاربردی و احتیاط‌ها

7.1 کاربرد مورد نظر و قابلیت اطمینان

این LED برای تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد طراحی شده است. برای کاربردهای حیاتی ایمنی که خرابی می‌تواند منجر به خطر مستقیم برای جان یا سلامتی شود (مانند هوانوردی، تجهیزات پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل) درجه‌بندی نشده است. برای چنین کاربردهایی، مشورت با سازنده برای گریدهای با قابلیت اطمینان بالا ضروری است.

7.2 شرایط انبارش

بسته‌بندی مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% انبار شود. عمر قفسه یک سال است در صورتی که کیسه رطوبت‌گیر با ماده خشک‌کن دست‌نخورده باقی بماند.
بسته‌بندی باز شده:برای قطعاتی که از کیسه مهر و موم شده خارج شده‌اند، محیط انبارش نباید از 30°C و 60% RH تجاوز کند. قطعات باید ظرف یک هفته تحت فرآیند لحیم‌کاری ریفلو IR قرار گیرند (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3). برای انبارش بیش از یک هفته، قبل از مونتاژ حداقل به مدت 20 ساعت در دمای 60°C پخت انجام شود، یا در یک محیط خشک و مهر و موم شده (مانند با ماده خشک‌کن یا نیتروژن) نگهداری شوند.

7.3 توصیه‌های لحیم‌کاری

لحیم‌کاری ریفلو (توصیه شده):
- پیش‌گرم: 150-200°C.
- زمان پیش‌گرم: حداکثر 120 ثانیه.
- دمای پیک: حداکثر 260°C.
- زمان در دمای پیک: حداکثر 10 ثانیه. فرآیند ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.
لحیم‌کاری دستی (در صورت لزوم):
- دمای هویه: حداکثر 300°C.
- زمان لحیم‌کاری: حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه. این کار باید فقط یک بار انجام شود.
توجه:پروفیل ریفلو بهینه به برد خاص بستگی دارد. مقادیر ارائه شده محدودیت‌ها هستند؛ توصیه می‌شود برای مونتاژ PCB خاص، مشخصه‌یابی انجام شود.

8. بررسی عمیق فنی و ملاحظات طراحی

8.1 اصول فوتومتری و رنگ‌سنجی

عملکرد با استفاده از واحدهای فوتومتری (شدت نور بر حسب میلی‌کاندلا) تعریف می‌شود که حساسیت چشم انسان را در نظر می‌گیرد، برخلاف واحدهای رادیومتری (وات). طول موج غالب پارامتر کلیدی برای مشخصات رنگ در کاربردهایی است که درک انسان مهم است، در حالی که طول موج پیک برای تطبیق با سنسورهای نوری مرتبط‌تر است. نیم‌عرض طیفی باریک 35 نانومتر مشخصه LEDهای سبز مبتنی بر InGaN است که اشباع رنگ خوبی ارائه می‌دهد.

8.2 ملاحظات درایو الکتریکی

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است و از قطعه‌ای به قطعه دیگر متفاوت است (همانطور که در باینینگ V_Fنشان داده شده است). بنابراین، درایو با منبع ولتاژ ثابت توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند منجر به فرار حرارتی یا روشنایی ناسازگار شود. یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ ضروری است. حداکثر جریان DC برابر 20mA نقطه کاری استاندارد را تعریف می‌کند، در حالی که ریتینگ پالسی 100mA اجازه درایو بیش از حد کوتاه را در کاربردهای مالتی‌پلکس شده می‌دهد.

8.3 مدیریت حرارتی

با حداکثر اتلاف توان 76mW، تخلیه حرارت مؤثر از طریق PCB حیاتی است، به ویژه هنگام کار در دمای محیط بالا یا در حداکثر جریان. کاهش شدت نور با افزایش دمای اتصال باید در طراحی نوری لحاظ شود تا روشنایی ثابتی در محدوده کاری تضمین شود. طرح پد PCB به عنوان مسیر حرارتی اولیه عمل می‌کند.

8.4 طراحی نوری

زاویه دید 25 درجه (عرض کامل در نصف بیشینه) نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً متمرکز از لنز گنبدی است. این امر آن را برای کاربردهای نشانگری که نور جهت‌دار نیاز است مناسب می‌سازد. برای نور پس‌زمینه یا روشنایی منطقه‌ای، معمولاً به اپتیک ثانویه (راهنمای نور، پخش‌کننده‌ها) برای پخش یکنواخت نور نیاز است.

8.5 مقایسه با فناوری‌های جایگزین

LEDهای سبز مبتنی بر InGaN، مانند این مدل، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند فسفید گالیم (GaP)، بازده و روشنایی بالاتری ارائه می‌دهند. لنز شفاف آب رنگ واقعی تراشه را که یک سبز اشباع است ارائه می‌دهد، برخلاف لنزهای پخش‌کننده که می‌توانند نور را پراکنده کرده و رنگ درک شده را کمی تغییر دهند. بسته‌بندی SMD مزایای قابل توجهی در سرعت مونتاژ، دقت قرارگیری و صرفه‌جویی در فضای برد نسبت به LEDهای Through-Hole ارائه می‌دهد.

8.6 راهنمایی مختص کاربرد

نشانگرهای وضعیت:یک مقاومت سری ساده که برای جریان حدود 10-15mA در ولتاژ سیستم محاسبه شده است کافی است. زاویه دید را برای قرارگیری روی پنل در نظر بگیرید.
نور پس‌زمینه:اغلب از چندین LED استفاده می‌شود. ثبات در شدت نور (باین I_V) و طول موج غالب (باین رنگ) برای جلوگیری از نقاط داغ قابل مشاهده یا تغییر رنگ در سراسر نمایشگر حیاتی است. استفاده از آرایه درایور جریان ثابت توصیه می‌شود.
سیگنالینگ پرسرعت:می‌توان از قابلیت سوئیچینگ سریع LEDها استفاده کرد. ریتینگ جریان پالسی اجازه می‌دهد تا پالس‌های جریان بالا و کوتاهی برای دستیابی به روشنایی پیک بالاتر در کاربردهای مالتی‌پلکس شده یا با تیره‌سازی PWM اعمال شود.

8.7 عیب‌یابی مشکلات رایج

روشنایی ناسازگار:احتمالاً ناشی از درایو موازی LEDها از یک منبع ولتاژ بدون محدودکننده جریان جداگانه است. از یک منبع جریان ثابت یا مقاومت‌های جداگانه استفاده کنید.
تغییر رنگ در طول زمان/دما:طول موج غالب می‌تواند با دما و جریان کمی تغییر کند. اطمینان از طراحی حرارتی مناسب و درایو جریان پایدار.
آسیب ESD:عدم روشن شدن یا عملکرد متناوب می‌تواند ناشی از ESD باشد. همیشه در حین جابجایی و مونتاژ از پروتکل‌های ESD پیروی کنید.
اتصالات لحیم ضعیف:می‌تواند ناشی از طراحی نادرست پد، خمیر لحیم بیش از حد یا انحراف از پروفیل ریفلو توصیه شده باشد. به الگوی لند و دستورالعمل‌های لحیم‌کاری مراجعه کنید.

9. زمینه و روندهای صنعت

LEDهای SMD به دلیل سازگاری با خطوط مونتاژ PCB خودکار و با حجم بالا، نمایانگر فناوری بسته‌بندی غالب در اپتوالکترونیک مدرن هستند. حرکت به سمت مواد InGaN برای LEDهای سبز و آبی، امکان دستیابی به بازدهی و خروجی‌های روشن‌تر را فراهم کرده است. روندها به سمت مینیاتوری‌سازی (اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر)، افزایش چگالی توان (شار نوری بالاتر از مناطق کوچک‌تر) و بهبود ثبات رنگ از طریق باینینگ دقیق‌تر ادامه دارد. علاوه بر این، ادغام با درایورهای روی‌برد و مدارهای کنترل در بسته‌بندی‌های پیشرفته‌تر یک توسعه مداوم است. تأکید بر مطابقت با RoHS و سازگاری با لحیم‌کاری بدون سرب، همانطور که در این دیتاشیت مشاهده می‌شود، منعکس‌کننده مقررات زیست‌محیطی گسترده‌تر در صنعت الکترونیک است.