دیتاشیت LED SMD مدل LTST-020KFKT - ابعاد 2.0x1.25x1.1mm - ولتاژ 1.8-2.4V - توان 72mW - نارنجی AlInGaP - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل برای LTST-020KFKT، یک دیود نورافشان (LED) از نوع سطح‌نصب (SMD) ارائه می‌دهد. این قطعه متعلق به خانواده ال‌ای‌دی‌های مینیاتوری است که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) و کاربردهایی که محدودیت فضا یک عامل حیاتی است طراحی شده‌اند. دستگاه از فناوری نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید خروجی نور نارنجی استفاده می‌کند. فرم‌فاکتور فشرده و سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد صنعتی، آن را برای ادغام در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مدرن مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• بسته‌بندی شده در نوار استاندارد صنعتی 12 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای سیستم‌های برداشت و قراردادن خودکار.
• طرح کلی بسته‌بندی استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• سطح‌های منطقی سازگار با مدارهای مجتمع (I.C.).
• طراحی شده برای سازگاری با تجهیزات قرارگیری و مونتاژ خودکار.
• مناسب برای استفاده با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR).
• پیش‌شرط‌سازی شده برای رسیدن به سطح حساسیت رطوبت 3 مطابق استاندارد JEDEC.

1.2 کاربردها

LTST-020KFKT برای استفاده چندمنظوره در بخش‌های مختلف طراحی شده است. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل موارد زیر است:

• مخابرات:نشانگرهای وضعیت در روترها، مودم‌ها و سوئیچ‌های شبکه.
• اتوماسیون اداری:نور پس‌زمینه کلیدها و نشانگرهای وضعیت در پرینترها، اسکنرها و دستگاه‌های کپی.
• الکترونیک مصرفی:نشانگرهای برق/شارژ در تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌ها و لوازم خانگی.
• تجهیزات صنعتی:نشانگرهای پنل برای ماشین‌آلات، سیستم‌های کنترل و ابزار دقیق.
• نشانه‌گذاری عمومی:روشنایی سیگنال و نمادها، نور پس‌زمینه پنل جلویی و نشانگر وضعیت عمومی.

2. ابعاد بسته‌بندی و مشخصات مکانیکی

ال‌ای‌دی در یک بسته‌بندی فشرده و استاندارد صنعتی 020 قرار دارد. ابعاد مکانیکی کلیدی به شرح زیر است:

• طول بسته: 2.0 میلی‌متر
• عرض بسته: 1.25 میلی‌متر
• ارتفاع بسته: 1.1 میلی‌متر
• فاصله پایه‌ها: 1.05 میلی‌متر

رنگ لنز:شفاف (Water Clear)

رنگ نور منتشر شده:نارنجی (AlInGaP)

ملاحظات:تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر است. تلرانس‌ها ±0.2mm است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. بسته‌بندی شامل علامت‌گذاری قطبیت (معمولاً نشانگر کاتد) برای جهت‌دهی صحیح در حین مونتاژ است.

3. ریتینگ‌ها و مشخصه‌ها

تمامی مشخصات در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سانتی‌گراد تعریف شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. تجاوز از ریتینگ‌های حداکثر مطلق ممکن است باعث آسیب دائمی دستگاه شود.

3.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

• اتلاف توان (Pd):72 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (I_F(peak)):80 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms)
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر DC
• محدوده دمای کاری (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد

3.2 مشخصه‌های الکتریکی و نوری

جدول زیر پارامترهای عملکرد معمول را هنگامی که دستگاه تحت شرایط آزمایش استاندارد (I_F= 20mA) کار می‌کند، به تفصیل شرح می‌دهد.

• شدت نور (I_V):90.0 - 280.0 میلی‌کاندلا (mcd). اندازه‌گیری شده با فیلتری که تقریباً منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را شبیه‌سازی می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):110 درجه (معمول). به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λ_p):611 نانومتر (معمول).
• طول موج غالب (λ_d):600 - 612 نانومتر. مشتق شده از مختصات رنگی CIE.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):17 نانومتر (معمول).
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.8 - 2.4 ولت. تلرانس ±0.1V است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5V. توجه: این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش مادون قرمز است.

4. سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید و کاربرد، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی در بین‌های عملکردی دسته‌بندی می‌شوند.

4.1 رتبه ولتاژ مستقیم (V_F)

بینینگ در I_F= 20mA. تلرانس هر بین ±0.10V است.

D2: 1.8V - 2.0V

D3: 2.0V - 2.2V

D4: 2.2V - 2.4V

4.2 رتبه شدت نور (I_V)

بینینگ در I_F= 20mA. تلرانس هر بین ±11% است.

Q2: 90 - 112 mcd

R1: 112 - 140 mcd

R2: 140 - 180 mcd

S1: 180 - 220 mcd

S2: 220 - 280 mcd

4.3 رتبه طول موج غالب (λ_d)

بینینگ در I_F= 20mA. تلرانس هر بین ±1nm است.

P: 600 - 603 nm

Q: 603 - 606 nm

R: 606 - 609 nm

S: 609 - 612 nm

5. منحنی‌های عملکرد معمول و تحلیل

درک رابطه بین شرایط کاری و عملکرد برای طراحی بهینه حیاتی است.

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

مشخصه I-V غیرخطی است، که برای یک دیود معمول است. ولتاژ مستقیم (V_F) دارای ضریب دمایی مثبت است، به این معنی که برای یک جریان معین، با افزایش دمای پیوند کمی کاهش می‌یابد. طراحان هنگام طراحی مدارهای محدودکننده جریان باید این موضوع را در نظر بگیرند.

5.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور (شدت نور) در محدوده کاری نرمال (تا جریان پیوسته نامی) تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، در جریان‌های بسیار بالا ممکن است به دلیل افزایش اثرات حرارتی، بازده کاهش یابد. کار مداوم بالاتر از ریتینگ حداکثر مطلق، افت لومن را تسریع کرده و طول عمر را کاهش می‌دهد.

5.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

مانند اکثر ال‌ای‌دی‌ها، شدت نور چیپ AlInGaP با افزایش دمای محیط (و در نتیجه دمای پیوند) کاهش می‌یابد. این کاهش حرارتی باید در کاربردهایی که ال‌ای‌دی در محیط‌های با دمای بالا یا با محدودیت در دفع حرارت کار می‌کند، در نظر گرفته شود. دیتاشیت منحنی نشان‌دهنده این رابطه را ارائه می‌دهد که برای اطمینان از روشنایی یکنواخت تحت تمام شرایط کاری مورد انتظار حیاتی است.

5.4 توزیع طیفی

طیف تابش حول 611 نانومتر (نارنجی) متمرکز است. نیم‌عرض طیفی تقریباً 17 نانومتر نشان‌دهنده رنگ نارنجی نسبتاً خالص و تک‌فام در مقایسه با منابع طیف گسترده مانند ال‌ای‌دی‌های سفید تبدیل‌شده با فسفر است. این امر آن را برای کاربردهایی که نیاز به نشانه‌گذاری یا فیلتر رنگ خاص دارند مناسب می‌سازد.

6. دستورالعمل‌های مونتاژ و جابجایی

6.1 طرح پد PCB توصیه شده

یک طرح لند پترن برای اطمینان از لحیم‌کاری قابل اعتماد و تراز مناسب ارائه شده است. ابعاد پد توصیه شده، تشکیل فیله لحیم در حین بازجریانی را در نظر می‌گیرد. استفاده از هندسه پد مشخص شده به جلوگیری از پدیده "تومب‌استونینگ" (ایستادن قطعه روی یک سر) کمک کرده و اتصال مکانیکی و الکتریکی خوبی را تضمین می‌کند.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

دستگاه با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR)، از جمله لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفیل بازجریانی پیشنهادی مطابق با J-STD-020B ارائه شده است که پارامترهای کلیدی آن شامل موارد زیر است:

دمای پیش‌گرم:150°C - 200°C

زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه

دمای پیک بازجریانی:حداکثر 260°C

زمان بالاتر از نقطه مایع:مطابق با مشخصات خمیر لحیم

نرخ خنک‌سازی:کنترل شده برای به حداقل رساندن تنش حرارتی.

توجه:پروفیل واقعی باید برای مونتاژ PCB خاص، با در نظر گرفتن ضخامت برد، تراکم قطعات و نوع خمیر لحیم، مشخص شود.

6.3 لحیم‌کاری دستی (در صورت لزوم)

در صورت نیاز به تعمیر دستی، از هویه با کنترل دما استفاده کنید.

دمای نوک هویه:حداکثر 300°C

زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پد.

از اعمال تنش مکانیکی به بسته ال‌ای‌دی در حین یا پس از لحیم‌کاری خودداری کنید.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم، فقط از حلال‌های تایید شده استفاده کنید. ال‌ای‌دی را در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک یا پاک‌کننده‌های شیمیایی نامشخص استفاده نکنید، زیرا ممکن است به لنز اپوکسی یا درزهای بسته آسیب برسانند.

6.5 نگهداری و حساسیت رطوبتی

ال‌ای‌دی‌ها به رطوبت حساس هستند (سطح حساسیت رطوبت 3).

کیف مهر و موم شده:در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 70% نگهداری شود. ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیف استفاده شود.

پس از باز کردن کیف:در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 60% نگهداری شود. توصیه می‌شود بازجریانی IR ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از قرارگیری در معرض هوای محیط تکمیل شود.

نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته همراه با ماده خشک‌کن یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.

بازپخت:قطعاتی که بیش از 168 ساعت در معرض هوا قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری در دمای تقریباً 60°C به مدت حداقل 48 ساعت بازپخت شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده \"پاپ کورن\" در حین بازجریانی جلوگیری شود.

7. مشخصات بسته‌بندی و نوار و قرقره

محصول به فرمت نوار و قرقره، سازگار با تجهیزات مونتاژ خودکار پرسرعت عرضه می‌شود.

• اندازه قرقره:قطر استاندارد 7 اینچ (178mm).
• عرض نوار:12 میلی‌متر.
• فاصله پاکت‌ها:4.0 میلی‌متر.
• تعداد در هر قرقره:4000 قطعه (قرقره کامل).
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای قرقره‌های باقیمانده.
• نوار پوششی:برای مهر و موم کردن قطعات در پاکت‌ها اعمال می‌شود.
• استانداردهای بسته‌بندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481.
• قطعات مفقود شده:حداکثر دو پاکت خالی متوالی در هر قرقره طبق مشخصات مجاز است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 محدود کردن جریان

ال‌ای‌دی یک دستگاه جریان‌محور است. یک مقاومت سری محدودکننده جریان هنگام راه‌اندازی از یک منبع ولتاژ اجباری است. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply- V_F) / I_F. برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (2.4V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود جریان از مقدار مورد نظر تجاوز نمی‌کند. به عنوان مثال، برای راه‌اندازی با 20mA از منبع 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (مثلاً 120Ω یا 150Ω) با در نظر گرفتن ریتینگ توان (P = I²R) انتخاب می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه کوچک است، ال‌ای‌دی در پیوند نیمه‌هادی گرما تولید می‌کند. ریتینگ اتلاف توان (72mW) و محدوده دمای کاری (40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) باید رعایت شوند. برای کار پیوسته در یا نزدیک جریان حداکثر (30mA)، اطمینان حاصل کنید که PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند. این می‌تواند شامل استفاده از وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی ال‌ای‌دی (در صورت وجود)، اتصال به یک سطح مسی و اجتناب از کار در فضاهای بسته و بدون تهویه باشد. دمای پیوند بیش از حد منجر به کاهش خروجی نور، تسریع پیری و احتمال خرابی زودرس می‌شود.

8.3 احتیاط‌های ESD (تخلیه الکترواستاتیک)

اگرچه در این دیتاشیت به صراحت برای ایمنی در برابر ESD ریتینگ نشده است، اما ال‌ای‌دی‌ها عموماً به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. احتیاط‌های استاندارد جابجایی ESD در حین مونتاژ و جابجایی باید رعایت شود: از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، مچ‌بند و ظروف رسانا استفاده کنید.

8.4 طراحی نوری

زاویه دید 110 درجه، یک الگوی تابش گسترده و پخش‌شونده ارائه می‌دهد که برای نشانگرهای وضعیتی که قرار است از زوایای مختلف دیده شوند مناسب است. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، اپتیک ثانویه (لنزها یا لوله‌های نوری) ضروری خواهد بود. لنز شفاف (Water Clear) اجازه می‌دهد رنگ واقعی چیپ (نارنجی) بدون رنگ‌آمیزی دیده شود.

9. مقایسه فنی و راهنمای انتخاب

LTST-020KFKT ترکیب خاصی از ویژگی‌ها را ارائه می‌دهد. هنگام انتخاب یک ال‌ای‌دی برای یک طراحی، موارد زیر را با گزینه‌های جایگزین مقایسه کنید:

• فناوری (AlInGaP):بازدهی بالا و خلوص رنگ خوب در طیف نارنجی/قرمز/کهربایی ارائه می‌دهد. معمولاً پایداری دمایی بهتر و طول عمر بیشتری نسبت به فناوری‌های قدیمی مانند GaAsP دارد.
• اندازه بسته (020):یکی از کوچک‌ترین بسته‌های استاندارد ال‌ای‌دی SMD، ایده‌آل برای بردهای با چگالی بالا. بسته‌های بزرگتر (مانند 0402، 0603) ممکن است جابجایی دستی آسان‌تری داشته باشند یا توانایی مدیریت توان کمی بالاتری ارائه دهند.
• روشنایی (90-280mcd):این محدوده روشنایی برای نشانگرهای داخلی و نور پس‌زمینه مناسب است. برای کاربردهای قابل خواندن در نور خورشید یا سیگنال‌دهی از راه دور، ال‌ای‌دی‌های با شدت بالاتر مورد نیاز است.
• ولتاژ (1.8-2.4V):ولتاژ مستقیم نسبتاً پایین، امکان کار از منابع منطقی کم‌ولتاژ (3.3V، 5V) با حداقل افت ولتاژ در مقاومت محدودکننده جریان را فراهم می‌کند که بازده توان را بهبود می‌بخشد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_p):طول موج واحدی که در آن طیف تابش حداکثر شدت را دارد (برای این ال‌ای‌دی معمولاً 611 نانومتر).

طول موج غالب (λ_d):طول موج واحد نور تک‌فام که وقتی با یک مرجع سفید مشخص ترکیب شود، با رنگ درک‌شده ال‌ای‌دی مطابقت دارد. از مختصات رنگی CIE مشتق شده و بیشتر با درک رنگ توسط چشم انسان همبستگی دارد (برای این ال‌ای‌دی 600-612 نانومتر).

10.2 آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

No.راه‌اندازی مستقیم یک ال‌ای‌دی از یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد می‌شود که به سرعت از ریتینگ حداکثر مطلق جریان مستقیم (30mA DC) فراتر رفته و منجر به خرابی آنی یا سریع می‌شود. همیشه یک مقاومت سری یا یک مدار درایور جریان ثابت مورد نیاز است.

10.3 هنگام سفارش چگونه کدهای بین را تفسیر کنم؟

کد کامل محصول (مثلاً LTST-020KFKT) ممکن است پسوندهایی داشته باشد که بین‌های خاصی را برای V_F, I_V, و λ_dنشان می‌دهد. برای ترکیب‌های بین موجود با سازنده یا توزیع‌کننده مشورت کنید. انتخاب بین‌های تنگ‌تر، عملکرد یکنواخت‌تری را در تمام واحدهای خط تولید شما تضمین می‌کند اما ممکن است بر هزینه و موجودی تأثیر بگذارد.

10.4 آیا این ال‌ای‌دی برای کاربردهای خودرویی مناسب است؟

این دیتاشیت استاندارد، صلاحیت خودرویی AEC-Q101 را فهرست نکرده است. برای استفاده در محیط‌های خودرویی (محدوده دمایی گسترده، لرزش، رطوبت)، باید ال‌ای‌دی‌ای انتخاب شود که به طور خاص برای استانداردهای خودرویی واجد شرایط باشد.

11. مثال عملی طراحی

سناریو:طراحی یک نشانگر "روشن" برق برای یک دستگاه مبتنی بر میکروکنترلر 3.3V.

هدف:ارائه نشانه نارنجی واضح و قابل مشاهده با جریان مستقیم تقریباً 15mA (محافظه‌کارانه برای طول عمر طولانی).

مراحل:

1. انتخاب پارامتر:از دیتاشیت، از V_Fمعمول 2.1V برای محاسبه استفاده کنید. هدف I_F= 15mA.

2. محاسبه مقاومت:R = (V_supply- V_F) / I_F= (3.3V - 2.1V) / 0.015A = 80Ω.

3. مقدار استاندارد و بررسی توان:یک مقاومت استاندارد 82Ω انتخاب کنید. اتلاف توان در مقاومت: P = I²R = (0.015)²* 82 = 0.01845W. یک مقاومت استاندارد 1/16W (0.0625W) یا 1/10W بیش از حد کافی است.

4. طرح PCB:مقاومت 82Ω را به صورت سری با آند ال‌ای‌دی قرار دهید. کاتد ال‌ای‌دی را به زمین متصل کنید. برای ال‌ای‌دی از طرح پد توصیه شده بخش 6.1 پیروی کنید. مطمئن شوید قطبیت صحیح است (علامت کاتد روی چاپ ابریشم PCB با علامت‌گذاری ال‌ای‌دی مطابقت دارد).

5. عملکرد مورد انتظار:در 15mA، شدت نور به نسبت کمتر از شرایط آزمایش 20mA خواهد بود اما همچنان برای یک نشانگر پنل کافی است. جریان پایین‌تر همچنین دمای پیوند را کاهش داده و قابلیت اطمینان بلندمدت را افزایش می‌دهد.