دیتاشیت کامل LED SMD مدل LTST-010VEKT - نور قرمز AlInGaP - جریان 30mA - توان 75mW

1. مرور کلی محصول

LTST-010VEKT یک دیود نورافشان (LED) نصب‌سطحی (SMD) است که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این قطعه از ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید نور قرمز استفاده می‌کند. اندازه مینیاتوری آن، آن را برای کاربردهای با محدودیت فضا در بخش‌های مختلف تجهیزات الکترونیکی مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی

• ابعاد فوت‌پرینت کوچک:پکیج استاندارد EIA فشرده، امکان چیدمان PCB با چگالی بالا را فراهم می‌کند.
• سازگاری با اتوماسیون:بسته‌بندی شده در نوار 12 میلی‌متری روی قرقره 7 اینچی، کاملاً با خطوط مونتاژ خودکار Pick-and-Place و فناوری نصب سطحی (SMT) سازگار است.
• سازگاری قوی با فرآیند:طراحی شده برای مقاومت در برابر پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری رفلوی مادون‌قرمز (IR) مورد استفاده در فرآیندهای تولید بدون سرب (Pb-free).
• انطباق محیط زیستی:محصول با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.
• قابلیت اطمینان:قطعات از پیش برای سطح حساسیت رطوبت JEDEC سطح 3 (MSL 3) شرطی شده‌اند که قابلیت اطمینان در طول فرآیند لحیم‌کاری را تضمین می‌کند.

1.2 بازارها و کاربردهای هدف

این LED برای طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی، صنعتی و ارتباطاتی در نظر گرفته شده است که در آن‌ها نشانگر وضعیت قابل اطمینان یا روشنایی سطح پایین مورد نیاز است.

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت در روترها، مودم‌ها و سوئیچ‌های شبکه.
• اتوماسیون اداری:نشانگرهای پنل در پرینترها، اسکنرها و دستگاه‌های کپی.
• لوازم خانگی مصرفی:نشانگرهای روشن/آماده‌به‌کار در تلویزیون‌ها، سیستم‌های صوتی و لوازم خانگی.
• پنل‌های کنترل صنعتی:نشانگر سیگنال و خطا.
• نور پس‌زمینه پنل جلویی:روشنایی برای دکمه‌ها و نمادها.
• تابلوهای داخلی و چراغ‌های نماد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

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

• اتلاف توان (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که پکیج LED می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم DC (IF):30 میلی‌آمپر. حداکثر جریان پیوسته‌ای که می‌توان اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک:80 میلی‌آمپر. این تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای دستیابی مختصر به خروجی نور بالاتر مجاز است.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست سریع پیوند شود.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیط برای عملکرد قابل اطمینان.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.

2.2 مشخصه‌های الکترو-اپتیکال

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

• شدت نورانی (Iv):از 560 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 1120 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است، با یک مقدار معمول در این محدوده. اندازه‌گیری شده با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE.
• زاویه دید (2θ½):115 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده نشان می‌دهد که شدت نور در زوایای ±57.5 درجه از محور مرکزی، نصف مقدار پیک خود است که برای کاربردهای نیازمند دید گسترده مناسب می‌باشد.
• طول موج تابش پیک (λp):639 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن خروجی توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):بین 617 نانومتر و 633 نانومتر. این طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ \"قرمز\" را تعریف می‌کند. تلرانس درون هر بین ± 1 نانومتر است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). پهنای باند طیفی که در آن تابش حداقل نصف شدت پیک است، که نشان‌دهنده خلوص رنگ می‌باشد.
• ولتاژ مستقیم (VF):بین 1.6 ولت (حداقل) و 2.5 ولت (حداکثر) در جریان 20mA. افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار.
• جریان معکوس (IR):10 میکروآمپر (حداکثر) هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود. این پارامتر عمدتاً برای آزمایش کیفیت است؛ دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است.

3. سیستم رتبه‌بندی بین

LEDها بر اساس عملکرد به بین‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی در کاربرد تضمین شود. طراحان می‌توانند بین‌ها را برای برآوردن نیازهای طراحی خاص برای روشنایی، ولتاژ یا رنگ انتخاب کنند.

3.1 رتبه شدت نورانی (Iv)

بینینگ سطح حداقل روشنایی را تضمین می‌کند. تلرانس درون هر بین ±11% است.

• U2:560 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 710 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• V1:710 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 900 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• V2:900 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 1120 میلی‌کاندلا (حداکثر)

3.2 رتبه ولتاژ مستقیم (VF)

بینینگ به طراحی مدارهای درایو جریان یکنواخت کمک می‌کند. تلرانس درون هر بین ± 0.1 ولت است.

• G1:1.60 ولت (حداقل) تا 1.90 ولت (حداکثر)
• G2:1.90 ولت (حداقل) تا 2.20 ولت (حداکثر)
• G3:2.20 ولت (حداقل) تا 2.50 ولت (حداکثر)

3.3 رتبه طول موج غالب (WD)

برای کاربردهای حساس به رنگ حیاتی است. تلرانس درون هر بین ± 1 نانومتر است.

• R1:617.0 نانومتر (حداقل) تا 621.0 نانومتر (حداکثر)
• R2:621.0 نانومتر (حداقل) تا 625.0 نانومتر (حداکثر)
• R3:625.0 نانومتر (حداقل) تا 629.0 نانومتر (حداکثر)
• R4:629.0 نانومتر (حداقل) تا 633.0 نانومتر (حداکثر)

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمول برای این نوع LED بینش‌های طراحی حیاتی را ارائه می‌دهند.

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

منحنی I-V نمایی است. افزایش کوچک در ولتاژ فراتر از آستانه روشن شدن، باعث افزایش زیاد جریان می‌شود. این موضوع اهمیت درایو کردن LEDها با یک منبع جریان ثابت، نه ولتاژ ثابت، را برای جلوگیری از فرار حرارتی و اطمینان از خروجی نور پایدار تأکید می‌کند.

4.2 شدت نورانی در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده ریت شده است. کار کردن بالاتر از جریان DC حداکثر مطلق می‌تواند منجر به کاهش شتابان لومن و کاهش طول عمر شود.

4.3 شدت نورانی در مقابل دمای محیط

شدت نورانی با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. برای LEDهای AlInGaP، خروجی نور می‌تواند در دماهای بالا به طور قابل توجهی افت کند. مدیریت حرارتی مؤثر روی PCB برای حفظ عملکرد در محیط‌های با دمای بالا ضروری است.

4.4 توزیع طیفی

طیف تابش حول 639 نانومتر (پیک) با نیم‌عرض معمول 20 نانومتر متمرکز است که رنگ قرمز اشباع آن را تعریف می‌کند. بین طول موج غالب، فام دقیق را تعیین می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED در یک پکیج نصب‌سطحی استاندارد ارائه می‌شود. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند.
• تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• رنگ لنز شفاف است، در حالی که رنگ منبع نور قرمز AlInGaP است.

5.2 شناسایی قطبیت و طرح پد PCB توصیه شده

دیتاشیت شامل یک طرح لند توصیه شده برای لحیم‌کاری رفلوی مادون‌قرمز یا فاز بخار است. پیروی از این طرح، تشکیل و تراز مناسب اتصال لحیم را تضمین می‌کند. کاتد معمولاً روی دستگاه علامت‌گذاری شده یا در نمودار فوت‌پرینت نشان داده می‌شود. قطبیت صحیح برای عملکرد ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلوی IR

یک پروفیل رفلوی بدون سرب پیشنهادی مطابق با J-STD-020B ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• پیش‌گرم:150 درجه سلسیوس تا 200 درجه سلسیوس.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از مایع:باید مطابق با مشخصات خمیر لحیم کنترل شود.
• زمان کل لحیم‌کاری:حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک، با حداکثر دو چرخه رفلوی توصیه می‌شود.

توجه:پروفیل بهینه به مونتاژ خاص PCB بستگی دارد. پروفیل ارائه شده یک راهنما است که باید برای تنظیمات تولید واقعی مشخصه‌یابی شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی (در صورت لزوم)

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پد.
• تکرار:فقط یک بار. از گرمایش مکرر خودداری کنید.

6.3 تمیزکاری

اگر پس از لحیم‌کاری نیاز به تمیز کردن است، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید تا از آسیب به پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. غوطه‌وری در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. از تمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید مگر اینکه سازگاری آن تأیید شده باشد.

7. احتیاط‌های نگهداری و جابجایی

7.1 حساسیت به رطوبت

دستگاه در سطح حساسیت رطوبت (MSL) 3 ریت شده است.

• بسته بسته‌بندی شده:در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 70% ذخیره شود. ظرف یک سال از تاریخ بسته‌بندی استفاده شود.
• بسته باز شده:اگر کیسه محافظ رطوبت باز شود، قطعات باید در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی ≤ 60% ذخیره شوند.
• عمر کف کارخانه:قطعات در معرض شرایط محیطی کارخانه باید ظرف 168 ساعت (7 روز) لحیم شوند.
• ذخیره‌سازی طولانی‌مدت/پخت:اگر بیش از 168 ساعت در معرض محیط قرار گرفته‌اند، قبل از رفلو نیاز به پخت در دمای 60°C به مدت حداقل 48 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از آسیب \"پاپ کورن\" در طول لحیم‌کاری جلوگیری شود.

7.2 محدودیت‌های کاربرد

این قطعه برای تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد طراحی شده است. برای کاربردهای حیاتی ایمنی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل) بدون مشاوره قبلی و صلاحیت‌یابی خاص، واجد شرایط نیست.

8. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

8.1 بسته‌بندی استاندارد

• نوار:نوار حامل برجسته به عرض 12 میلی‌متر.
• قرقره:قرقره به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:4000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481.

9. ملاحظات طراحی کاربرد

9.1 روش درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. قابل اطمینان‌ترین روش استفاده از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ است.

محاسبه مقاومت سری (R_s):
R_s= (V_منبع- V_F) / I_F
جایی که V_Fولتاژ مستقیم LED است (برای طراحی بدترین حالت از مقدار حداکثر دیتاشیت استفاده کنید)، I_Fجریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 20mA)، و V_منبعولتاژ منبع است.

مثال:برای یک منبع 5 ولتی، V_{F(حداکثر)}=2.5V، I_F=20mA.
R_s= (5V - 2.5V) / 0.020A = 125 Ω. یک مقاومت استاندارد 120 Ω یا 150 Ω مناسب خواهد بود.

9.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (75mW)، حفظ دمای پیوند پایین کلید قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار است. اطمینان حاصل کنید که PCB دارای تخلیه حرارتی کافی است، به ویژه اگر از چندین LED استفاده می‌شود یا اگر دمای محیط بالا است. از قرار دادن قطعات تولیدکننده گرما در نزدیکی آن خودداری کنید.

9.3 طراحی نوری

زاویه دید 115 درجه دید گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای کاربردهای نیازمند پرتو متمرکزتر، می‌توان از اپتیک ثانویه (لنزها) استفاده کرد. لنز شفاف برای کاربردهایی که رنگ واقعی چیپ AlInGaP بدون پخش مورد نظر است، بهینه می‌باشد.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

10.1 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از یک پین GPIO میکروکنترلر درایو کنم؟

این به قابلیت تأمین جریان پین GPIO بستگی دارد. اکثر پین‌های MCU می‌توانند 20-25mA تأمین کنند که در محدوده کاری LED است. با این حال، شمابایداز یک مقاومت محدودکننده جریان سری همانطور که در بخش 9.1 توضیح داده شد استفاده کنید. هرگز یک LED را مستقیماً بین یک منبع ولتاژ و یک پین GPIO وصل نکنید، زیرا این کار می‌تواند به دلیل جریان بیش از حد هم LED و هم پین میکروکنترلر را از بین ببرد.

10.2 چرا یک رتبه جریان پیک (80mA) بالاتر از رتبه جریان DC (30mA) وجود دارد؟

رتبه جریان پیک امکان کار پالسی، مانند در نمایشگرهای مالتی‌پلکس یا برای فلاش‌های کوتاه با روشنایی بالا را فراهم می‌کند. چرخه وظیفه (1/10) و عرض پالس کوتاه (0.1ms) اطمینان می‌دهند که توان متوسط و دمای پیوند از محدودیت‌های ایمن تجاوز نمی‌کنند. برای کار پیوسته، باید حد 30mA DC رعایت شود.

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

طول موج پیک (λp)طول موج فیزیکی است که LED بیشترین توان نوری را در آن ساطع می‌کند.طول موج غالب (λd)یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار رنگ‌سنجی CIE) است؛ طول موج نور تک‌رنگی است که به نظر می‌رسد همان رنگ LED را داشته باشد. λd برای مشخصه‌سازی رنگ در کاربردهای بصری مرتبط‌تر است.

10.4 چگونه بین صحیح را برای کاربرد خود انتخاب کنم؟

• یکبین Iv (U2, V1, V2)بر اساس حداقل روشنایی مورد نیاز انتخاب کنید.
• یکبین VF (G1, G2, G3)اگر طراحی شما به تغییرات افت ولتاژ حساس است، به ویژه هنگام درایو چندین LED به صورت سری، انتخاب کنید.
• یکبین WD (R1-R4)برای کاربردهای حساس به رنگ که در آن فام یکنواخت در بین چندین واحد یا با سایر قطعات ضروری است، انتخاب کنید.