دیتاشیت LED SMD مدل LTST-B680VEKT - قرمز AlInGaP - 20mA - 710-1400mcd - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) را ارائه می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ خودکار روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و دارای ابعاد مینیاتوری مناسب برای کاربردهای با محدودیت فضا است. LED از ماده نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) برای تولید نور قرمز استفاده می‌کند. طراحی آن با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز سازگار است و آن را برای تولید انبوه ایده‌آل می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• بسته‌بندی شده روی نوار 8 میلی‌متری و قرقره‌های 7 اینچی برای تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place.
• مطابق با طرح استاندارد بسته‌بندی EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• ورودی سازگار با سطح منطقی مدارهای مجتمع (IC).
• طراحی شده برای سازگاری با پروفایل‌های لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز.
• پیش‌شرط‌سازی شده مطابق با سطح حساسیت رطوبت JEDEC سطح 3.

1.2 کاربردها

این LED برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است، از جمله اما نه محدود به:

• دستگاه‌های مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم، تلفن‌های همراه).
• تجهیزات اتوماسیون اداری (مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه).
• لوازم خانگی و الکترونیک مصرفی.
• پنل‌های کنترل صنعتی و ابزار دقیق.
• کاربردهای تابلوهای داخلی و نمایش.

2. ابعاد بسته‌بندی و داده‌های مکانیکی

این LED دارای یک بسته‌بندی استاندارد SMD است. لنز آن شفاف است. ابعاد حیاتی شامل طول، عرض و ارتفاع می‌شود، با تلرانس عمومی ±0.2 میلی‌متر مگر اینکه در نقشه ابعادی دقیق‌تر مشخص شده باشد. قطبیت با علامت کاتد روی بسته‌بندی نشان داده شده است. طرح پد اتصال PCB توصیه‌شده برای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز یا فاز بخار، برای اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم و مدیریت حرارتی ارائه شده است.

3. بررسی عمیق مشخصات فنی

3.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این مقادیر، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• توان تلف شده (Pd):130 میلی‌وات در دمای محیط (Ta)=25 درجه سانتی‌گراد.
• جریان مستقیم پیک (I_F(پیک)):100 میلی‌آمپر (پالسی با چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):50 میلی‌آمپر DC.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت.توجه: این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این مقدار عمدتاً برای شرایط آزمایش است.
• محدوده دمای کاری (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد.

3.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):از حداقل 710 میلی‌کاندلا تا حداکثر 1400 میلی‌کاندلا متغیر است. با استفاده از سنسوری فیلترشده برای تقریب منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور، نصف مقدار اندازه‌گیری شده روی محور مرکزی است.
• طول موج غالب (λ_d):بین 617.0 نانومتر و 630.0 نانومتر، که رنگ قرمز درک‌شده را تعریف می‌کند. تلرانس ±1 نانومتر است.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):تقریباً 15 نانومتر (معمول)، که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع‌شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):بین 1.8 ولت و 2.6 ولت در جریان 20 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال شود.

4. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در کاربرد، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات ولتاژ یا روشنایی خاص مدارشان را برآورده می‌کنند.

4.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (V_F)

دسته‌بندی در I_F= 20 میلی‌آمپر. هر دسته تلرانس ±0.1 ولت دارد.

• دسته D2: V_F= 1.8 ولت تا 2.0 ولت
• دسته D3: V_F= 2.0 ولت تا 2.2 ولت
• دسته D4: V_F= 2.2 ولت تا 2.4 ولت
• دسته D5: V_F= 2.4 ولت تا 2.6 ولت

4.2 دسته‌بندی شدت نور (I_V)

دسته‌بندی در I_F= 20 میلی‌آمپر. هر دسته تلرانس ±11% دارد.

• دسته V1: I_V= 710 میلی‌کاندلا تا 900 میلی‌کاندلا
• دسته V2: I_V= 900 میلی‌کاندلا تا 1120 میلی‌کاندلا
• دسته W1: I_V= 1120 میلی‌کاندلا تا 1400 میلی‌کاندلا

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های عملکرد معمول، رابطه بین پارامترهای مختلف را نشان می‌دهند. اینها برای درک رفتار قطعه تحت شرایط کاری مختلف ضروری هستند.

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است.
• 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.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که برای مدیریت حرارتی در کاربردهای با توان بالا یا دمای محیط بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نمودار توان تابشی نسبی در مقابل طول موج، حول طول موج غالب با یک عرض نیم‌خط مشخصه.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل توصیه‌شده لحیم‌کاری رفلو

برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free)، از پروفایلی مطابق با J-STD-020 پیروی کنید. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:150 درجه سانتی‌گراد تا 200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:مطابق با مشخصات خمیر لحیم، اما معمولاً حداکثر 10 ثانیه.
• حداکثر تعداد چرخه‌های رفلو: Two.

توجه: پروفایل واقعی باید برای طراحی PCB خاص، قطعات و خمیر لحیم استفاده‌شده، مشخص‌سازی شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پایه.
• حداکثر تعداد تلاش‌های لحیم‌کاری:فقط یک بار.

6.3 تمیزکاری

فقط از حلال‌های تمیزکننده تأییدشده استفاده کنید. در صورت نیاز به تمیزکاری، غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. از مایعات شیمیایی نامشخص خودداری کنید.

7. نگهداری و جابجایی

7.1 حساسیت به رطوبت

این قطعه در سطح حساسیت رطوبت MSL 3 رتبه‌بندی شده است. هنگامی که کیسه ضد رطوبت اصلی با ماده خشک‌کن مهر و موم شده است:

• در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود.
• عمر قفسه یک سال از تاریخ مهر و موم کیسه است.

پس از باز کردن کیسه اصلی:

• در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود.
• توصیه می‌شود لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز در عرض 168 ساعت (7 روز) تکمیل شود.
• برای نگهداری بیش از 168 ساعت، در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک خشک‌کن نیتروژنی نگهداری شود.
• قطعاتی که بیش از 168 ساعت در معرض محیط قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 48 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب‌شده حذف و از "ترکیدن" (popcorning) در حین رفلو جلوگیری شود.

7.2 تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

اگرچه در این دیتاشیت به صراحت به عنوان یک قطعه حساس به ESD رتبه‌بندی نشده است، اما یک روش استاندارد صنعتی است که تمام قطعات نیمه‌هادی، از جمله LEDها، با احتیاط‌های مناسب ESD (مانند ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ) جابجا شوند تا از آسیب ناشی از الکتریسیته ساکن یا موج‌های قدرت جلوگیری شود.

8. ملاحظات طراحی در کاربرد

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعاتی با عملکرد جریانی هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت و جلوگیری از جریان‌کشی، به ویژه هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر LED استفاده کرد. راه‌اندازی مستقیم LEDها از یک منبع ولتاژ بدون تنظیم جریان توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات کوچک در ولتاژ مستقیم (V_F) می‌تواند منجر به تفاوت‌های بزرگ در جریان و در نتیجه روشنایی بین قطعات شود.

8.2 مدیریت حرارتی

حداکثر توان تلف شده 130 میلی‌وات است. کار در یا نزدیک حداکثر جریان مستقیم پیوسته (50 میلی‌آمپر) گرما تولید می‌کند. طرح‌بندی مناسب PCB، شامل مساحت کافی مس برای پدهای اتصال به عنوان هیت‌سینک، برای حفظ دمای اتصال در محدوده ایمن، اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار مهم است.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای، این LED را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی ناحیه وسیع یا قابلیت دید از زوایای گسترده دارند، مناسب می‌سازد. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، اپتیک ثانویه (مانند لنز) لازم خواهد بود.

9. بسته‌بندی و سفارش‌دهی

بسته‌بندی استاندارد، نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) است. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. جیب‌های نوار با یک نوار پوشش رویی مهر و موم شده‌اند. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. حداقل مقدار سفارش 500 قطعه ممکن است برای مقادیر باقیمانده اعمال شود.

10. مقایسه فنی و راهنمای انتخاب

هنگام انتخاب این LED، تمایزهای کلیدی شامل فناوری AlInGaP آن است که معمولاً بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری برای رنگ‌های قرمز/نارنجی/کهربایی در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP ارائه می‌دهد. ترکیب شدت نور نسبتاً بالا (تا 1400 میلی‌کاندلا) با زاویه دید گسترده قابل توجه است. طراحان باید دسته‌بندی V_Fو دسته‌بندی I_Vرا در مقابل حاشیه ولتاژ مدار و یکنواختی روشنایی مورد نیاز خود مقایسه کنند. سازگاری با فرآیندهای استاندارد مونتاژ SMD (لحیم‌کاری رفلو، نوار و قرقره) یک مزیت قابل توجه برای تولید اتوماتیک است.

11. پرسش‌های متداول (FAQ)

11.1 آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

پاسخ:به شدت توصیه نمی‌شود. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است و می‌تواند بین واحدها متفاوت باشد. راه‌اندازی مستقیم از یک منبع ولتاژ می‌تواند منجر به فرار حرارتی شود، جایی که افزایش جریان باعث گرمای بیشتر می‌شود، که V_Fرا کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد جریان حتی بیشتری جریان یابد و به طور بالقوه LED را از بین ببرد. همیشه از یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

11.2 تفاوت طول موج غالب و طول موج پیک چیست؟

پاسخ:طول موج غالب (λ_d) از نمودار رنگی CIE مشتق شده و نشان‌دهنده طول موج تک‌تایی یک نور تک‌رنگ است که به نظر چشم انسان همان رنگ خروجی LED را دارد. طول موج پیک، طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است. برای LEDها، طول موج غالب پارامتر مرتبط‌تری برای مشخصات رنگ است.

11.3 چرا شرایط نگهداری پس از باز کردن بسته اینقدر سختگیرانه است؟

پاسخ:بسته‌بندی‌های SMD می‌توانند رطوبت را از جو جذب کنند. در طول فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که ممکن است باعث لایه‌لایه شدن بسته‌بندی یا ترک خوردن تراشه ("ترکیدن") شود. عمر کف 168 ساعته و الزامات پخت، روش‌های استانداردشده (JEDEC MSL) برای مدیریت این ریسک هستند.

12. مثال عملی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل نشانگر وضعیت با 5 LED قرمز به صورت موازی، که توسط منبع تغذیه DC 5 ولت تغذیه می‌شود. جریان مستقیم هدف برای هر LED 20 میلی‌آمپر است.

1. محاسبه مقاومت سری:با استفاده از V_Fمعمول = 2.2 ولت (دسته D3). R = (V_منبع- V_F) / I_F= (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد 150 اهم منجر به I_F≈ 18.7 میلی‌آمپر می‌شود.
2. توان مقاومت:P = I²* R = (0.0187)²* 150 ≈ 0.052 وات. یک مقاومت استاندارد 1/8 وات (0.125W) یا 1/10 وات کافی است.
3. طرح‌بندی مدار:یک مقاومت 150 اهمی را به صورت سری با هر یک از 5 LED قرار دهید. یک مقاومت واحد را بین چندین LED موازی به اشتراک نگذارید، زیرا تغییرات V_Fباعث روشنایی ناهموار می‌شود.
4. طراحی حرارتی PCB:اطمینان حاصل کنید که پدهای LED مساحت مس کافی برای دفع حرارت دارند، به ویژه اگر دمای محیط بالا باشد یا محفظه جریان هوا را محدود کند.

13. اصل عملکرد

این LED بر اساس یک اتصال p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس مستقیم بیش از سد پتانسیل اتصال 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 شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج غالب نور ساطع‌شده را تعریف می‌کند - در این مورد، در طیف قرمز (617-630 نانومتر). لنز اپوکسی شفاف، تراشه نیمه‌هادی را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند و الگوی خروجی نور را شکل می‌دهد.

14. روندهای فناوری

LEDهای SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود یکنواختی رنگ از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر و افزایش قابلیت اطمینان ادامه می‌دهند. روندی برای مینیاتوری‌سازی در حالی که خروجی نور حفظ یا افزایش می‌یابد وجود دارد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی با هدف بهبود عملکرد حرارتی، اجازه جریان‌های درایو و چگالی توان بالاتر را می‌دهد. پذیرش گسترده فناوری AlInGaP برای رنگ‌های قرمز، نارنجی و کهربایی تا حد زیادی جایگزین مواد قدیمی‌تر و کم‌بازده شده است و عملکرد بهتری در دما و عمر عملیاتی طولانی‌تر ارائه می‌دهد. ادغام LEDها با مدار کنترل روی‌برد (مانند درایورهای جریان ثابت، LEDهای RGB آدرس‌پذیر) روند مهم دیگری است که طراحی سیستم را برای کاربر نهایی ساده می‌کند.