دیتاشیت فنی LED SMD مدل LTST-C283KRKT-5A - ابعاد 2.0x1.25x0.2mm - قرمز 631nm - جریان 30mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل یک لامپ LED از نوع نصب سطحی (SMD) را ارائه می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ خودکار روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و دارای ابعاد بسیار کوچک است که برای کاربردهای با محدودیت فضا ایده‌آل می‌باشد. عملکرد اصلی آن، خدمت به عنوان یک منبع نور با بازدهی بالا برای مقاصد نشانگر، نور پس‌زمینه و سیگنالینگ است.

1.1 مزایای اصلی و بازارهای هدف

این قطعه چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای تولید الکترونیک مدرن مناسب می‌سازد. این قطعه با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد. پکیج آن فوق‌العاده نازک و با ارتفاع تنها 0.2 میلی‌متر است که امکان استفاده در محصولات فوق‌باریک را فراهم می‌کند. این قطعه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده می‌کند که به دلیل تولید بازده نوری بالا در طیف رنگ قرمز شناخته شده است. قطعه در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات خودکار پیک‌اندپلیس سرعت‌بالا سازگار است. همچنین برای مقاومت در برابر فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) مورد استفاده در خطوط مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده است.

کاربردهای هدف گسترده هستند و شامل تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم و همراه)، دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه)، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی می‌شوند. مصارف خاص شامل نور پس‌زمینه صفحه کلید یا کی‌پد، نشانگرهای وضعیت، نمایشگرهای میکرو و کاربردهای مختلف نورپردازی سیگنال یا نماد است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

این بخش محدودیت‌های مطلق و مشخصات عملکرد استاندارد قطعه را به تفصیل شرح می‌دهد. تمامی پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. کارکرد مداوم تحت این شرایط توصیه نمی‌شود.

• توان اتلافی (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که قطعه می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):80 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای مجاز است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای مدیریت بار حرارتی مشخص می‌شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای کارکرد قابل اطمینان بلندمدت است.
• محدوده دمای کارکرد:30- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که قطعه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای انبارش:40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمایی برای انبارش در حالت غیرفعال.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه. حداکثر پروفایل حرارتی که پکیج می‌تواند در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو برای فرآیندهای بدون سرب تحمل کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (I_V):4.5 - 45.0 میلی‌کاندلا (mcd) در I_F= 5mA. این محدوده وسیع از طریق یک سیستم دسته‌بندی (بینینگ) مدیریت می‌شود (بخش 3 را ببینید). شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با منحنی پاسخ فوتوپیک چشم انسان استاندارد CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور، نصف مقدار اندازه‌گیری شده روی محور مرکزی (0 درجه) است. زاویه دید گسترده نشان‌دهنده الگوی انتشار نور پراکنده‌تر است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):639 نانومتر (معمول). این طول‌موجی است که در آن توزیع توان طیفی نور ساطع شده به حداکثر خود می‌رسد.
• طول موج غالب (λ_d):631 نانومتر (معمول) در I_F= 5mA. این طول‌موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ نور را تعریف می‌کند. این مقدار از مختصات رنگی CIE استخراج می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). این پهنای باند طیفی است که در نصف حداکثر شدت (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM) اندازه‌گیری می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.70 - 2.3 ولت در I_F= 5mA. افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار. این محدوده نیز از طریق دسته‌بندی مدیریت می‌شود.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5V. جریان نشتی کوچکی که هنگام اعمال ولتاژ معکوس جریان می‌یابد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های عملکردی (بین) مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را از نظر روشنایی و ولتاژ برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (V_F)

برای نوع قرمز، ولتاژ مستقیم در هنگام اندازه‌گیری در جریان آزمایش 5mA به سه دسته تقسیم می‌شود. تلرانس درون هر دسته ±0.1 ولت است.

• کد دسته E2: V_Fمحدوده از 1.70 ولت تا 1.90 ولت.
• کد دسته E3: V_Fمحدوده از 1.90 ولت تا 2.10 ولت.
• کد دسته E4: V_Fمحدوده از 2.10 ولت تا 2.30 ولت.

3.2 دسته‌بندی شدت نور (I_V)

شدت نور در پنج دسته دسته‌بندی می‌شود که آن هم در I_F= 5mA اندازه‌گیری می‌شود. تلرانس هر دسته ±15% است.

• کد دسته J:4.50 - 7.10 میلی‌کاندلا
• کد دسته K:7.10 - 11.20 میلی‌کاندلا
• کد دسته L:11.20 - 18.00 میلی‌کاندلا
• کد دسته M:18.00 - 28.00 میلی‌کاندلا
• کد دسته N:28.00 - 45.00 میلی‌کاندلا

این دسته‌بندی امکان انتخاب دقیق بر اساس سطوح روشنایی مورد نیاز را فراهم می‌کند که برای کاربردهایی مانند نور پس‌زمینه که یکنواختی در آن مهم است، حیاتی می‌باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های عملکرد معمول، بینش بصری از رفتار قطعه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند.

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

مشخصه I-V غیرخطی است که برای دیود معمول است. این منحنی رابطه بین ولتاژ مستقیم (V_F) و جریان مستقیم (I_F) را نشان می‌دهد. طراحان از این منحنی برای تعیین ولتاژ محرک لازم برای جریان کارکرد مورد نظر استفاده می‌کنند که مستقیماً با خروجی نور مرتبط است. این منحنی با دما جابجا می‌شود.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در یک محدوده قابل توجه است. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش دمای پیوند و سایر اثرات کاهش یابد. کارکرد در محدوده جریان DC توصیه شده، عملکرد بهینه و طول عمر را تضمین می‌کند.

4.3 توزیع طیفی

منحنی توزیع طیفی، شدت نسبی را در برابر طول‌موج ترسیم می‌کند. این منحنی طول‌موج تابش پیک (~639 نانومتر) و نیم‌عرض طیفی (~20 نانومتر) را تأیید می‌کند و خروجی رنگ قرمز خالص این تراشه AlInGaP را تعریف می‌نماید.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این قطعه با طرح کلی پکیج SMD استاندارد صنعتی مطابقت دارد. ابعاد کلیدی شامل طول 2.0 میلی‌متر، عرض 1.25 میلی‌متر و ارتفاع 0.2 میلی‌متر (پروفایل فوق‌نازک) است. نقشه‌های مکانیکی دقیق تمام ابعاد حیاتی از جمله مکان‌های پد و تلرانس‌ها را که معمولاً ±0.1 میلی‌متر است، مشخص می‌کنند. لنز شفاف است.

5.2 طرح پد اتصال PCB توصیه شده

یک طرح لند پترن برای چیدمان PCB ارائه شده است. این طرح اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم در طول ریفلو، ایجاد تخلیه حرارتی کافی و حفظ پایداری مکانیکی را تضمین می‌کند. رعایت این فوت‌پرینت توصیه شده برای مونتاژ موفق و قابلیت اطمینان بسیار مهم است.

5.3 شناسایی قطبیت

قطعه دارای یک کاتد علامت‌گذاری شده (ترمینال منفی) است. دیتاشیت نحوه ظاهر شدن این علامت روی بدنه قطعه (معمولاً یک شکاف، نقطه سبز یا نشانگر دیگر در سمت کاتد) را نشان می‌دهد. جهت‌دهی صحیح قطبیت در هنگام قرارگیری برای عملکرد مدار ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شرایط لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR)

برای فرآیندهای لحیم بدون سرب، یک پروفایل ریفلو خاص توصیه می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل دمای پیش‌گرم بین 150 تا 200 درجه سلسیوس، زمان پیش‌گرم حداکثر تا 120 ثانیه، حداکثر دمای بدنه 260 درجه سلسیوس و زمان بالای 260 درجه سلسیوس محدود به حداکثر 10 ثانیه است. قطعه نباید تحت بیش از دو سیکل ریفلو قرار گیرد. این محدودیت‌ها بر اساس استانداردهای JEDEC برای جلوگیری از ترک خوردن پکیج یا تخریب مواد داخلی است.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید با دقت بسیار انجام شود. حداکثر دمای توصیه شده نوک هویه 300 درجه سلسیوس است و زمان لحیم‌کاری برای هر اتصال به 3 ثانیه محدود می‌شود. لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

6.4 شرایط انبارش

LEDها به رطوبت حساس هستند. هنگامی که در بسته اصلی مهر و موم شده ضد رطوبت با ماده خشک‌کننده نگهداری می‌شوند، باید در دمای 30 درجه سلسیوس یا کمتر و رطوبت نسبی (RH) 90% یا کمتر نگهداری شوند و دوره استفاده توصیه شده یک سال است. پس از باز شدن بسته‌بندی اصلی، محیط انبارش نباید از 30 درجه سلسیوس یا 60% RH تجاوز کند. قطعات خارج شده از بسته‌بندی اصلی ایده‌آل این است که ظرف یک هفته ریفلو شوند (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3). برای انبارش طولانی‌تر خارج از بسته اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده نگهداری شوند. اگر بیش از یک هفته انبار شده‌اند، قبل از مونتاژ، پخت در دمای حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت برای حذف رطوبت جذب شده و جلوگیری از \"پاپ کورن شدن\" در طول ریفلو توصیه می‌شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعات در نوار حامل برجسته با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شوند. عرض نوار 8 میلی‌متر است. قرقره‌ها دارای قطر استاندارد 7 اینچ (178 میلی‌متر) هستند. هر قرقره حاوی 5000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی برای دسته‌های باقیمانده 500 قطعه اعمال می‌شود. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

LED یک قطعه جریان‌محرک است. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی استفاده می‌شوند، یک مکانیزم محدودکننده جریان ضروری است. ساده‌ترین روش استفاده از یک مقاومت سری است. مقدار مقاومت (R_سری) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_سری= (V_منبع- V_F) / I_F. برای کنترل دقیق‌تر و کارآمدتر، درایورهای جریان ثابت یا آی‌سی‌های درایور LED مجتمع توصیه می‌شوند. این امر از \"جریان‌دزدی\" در شاخه‌های موازی جلوگیری کرده و خروجی نور یکنواخت در تمامی قطعات را تضمین می‌کند و تغییرات طبیعی در V_F.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما حفظ دمای پیوند در محدوده مجاز کلید قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار است. اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی زیر پدهای LED برای هدایت گرما به بیرون، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر جریان، ضروری است.
• محافظت در برابر ESD:LEDها مستعد آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) هستند. در طول مونتاژ باید روش‌های صحیح مدیریت ESD از جمله استفاده از ایستگاه‌های کاری زمین شده، مچ‌بند و ظروف رسانا رعایت شود.
• طراحی نوری:زاویه دید گسترده 130 درجه، الگوی نور پراکنده ارائه می‌دهد. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، ممکن است اپتیک ثانویه (لنزها یا راهنماهای نور) لازم باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

این LED قرمز مبتنی بر AlInGaP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (گالیم آرسنید فسفید) مزایای متمایزی ارائه می‌دهد. تمایز اصلی، بازده نوری به مراتب بالاتر است، به این معنی که برای همان جریان ورودی (mA)، نور بیشتری (میلی‌کاندلا) تولید می‌کند. این امر منجر به مصرف توان کمتر برای یک سطح روشنایی مشخص یا روشنایی بسیار بیشتر در بودجه توان یکسان می‌شود. پروفایل فوق‌نازک 0.2 میلی‌متری یک مزیت مکانیکی کلیدی نسبت به بسیاری از LEDهای SMD استاندارد است که امکان طراحی در الکترونیک مصرفی روزافزون باریک را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

طول موج پیک (λ_P) طول موج فیزیکی است که در آن LED بیشترین توان نوری را ساطع می‌کند. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار CIE) است که به بهترین وجه رنگ درک شده را نشان می‌دهد. برای LEDهای تک‌رنگ مانند این نمونه قرمز، این دو اغلب نزدیک اما یکسان نیستند. طراحانی که نگران نقاط رنگ هستند (مثلاً در نمایشگرها) باید به طول موج غالب مراجعه کنند.

10.2 چرا مقاومت محدودکننده جریان لازم است؟

ولتاژ مستقیم یک LED دارای ضریب دمایی منفی است و می‌تواند از قطعه‌ای به قطعه دیگر متفاوت باشد (همانطور که در دسته‌بندی مشاهده می‌شود). اگر مستقیماً به یک منبع ولتاژ متصل شود، یک تغییر کوچک در V_Fمی‌تواند باعث تغییر بزرگ و بالقوه مخربی در جریان شود. یک مقاومت سری (یا منبع جریان ثابت) فیدبک منفی ارائه می‌دهد و جریان کارکرد را در برابر این تغییرات تثبیت می‌کند.

10.3 آیا می‌توانم این LED را با ولتاژی بالاتر از V_F?

بله، اما شما همیشه باید یک المان محدودکننده جریان سری (مقاومت یا مدار فعال) را لحاظ کنید. ولتاژ محرک باید بالاتر از V_FLED باشد تا جریان بتواند جاری شود، اما ولتاژ اضافی در المان محدودکننده جریان افت می‌کند تا I_F.

11. مثال موردی عملی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.پنل به پنج LED وضعیت قرمز نیاز دارد. روشنایی یکنواخت برای تجربه کاربری حیاتی است.مراحل طراحی:1) تعیین روشنایی مورد نیاز: انتخاب دسته L (11.2-18.0 mcd) برای دید واضح. 2) تعیین جریان محرک: انتخاب I_F= 5mA (شرایط آزمایش استاندارد) برای عمر طولانی و حرارت کم. 3) محاسبه مقاومت سری: با فرض منبع تغذیه 3.3 ولت و V_Fمعمول 2.0 ولت (از دسته E3)، R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد (270Ω) استفاده کنید. 4) چیدمان: از طرح پد PCB توصیه شده استفاده کنید. هر پنج LED را به صورت موازی به هم وصل کنید، هر کدام با مقاومت 270Ω مخصوص خود به ریل 3.3 ولت. این امر کنترل جریان جداگانه برای یکنواختی را تضمین می‌کند. 5) مونتاژ: دستورالعمل‌های MSL-3 و پروفایل ریفلو مشخص شده را دنبال کنید.

12. معرفی اصل کارکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) قطعات نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی آزاد می‌کنند. در این قطعه خاص، ماده نیمه‌هادی AlInGaP است که طوری مهندسی شده که این انرژی آزاد شده به شکل فوتون (نور) در بخش قرمز طیف مرئی (حدود 631-639 نانومتر) باشد. ترکیب خاص اتم‌های آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفید، انرژی گاف نواری و در نتیجه رنگ نور ساطع شده را تعیین می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری LEDهای SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، اندازه پکیج کوچک‌تر و قابلیت اطمینان بیشتر ادامه دارد. برای LEDهای نشانگر، تمرکز بر دستیابی به خروجی روشن‌تر در جریان‌های پایین‌تر و توسعه پروفایل‌های هرچه نازک‌تر برای پاسخگویی به نیازهای الکترونیک قابل حمل مینیاتوری است. پیشرفت‌ها در علم مواد، مانند تکنیک‌های بهبود یافته رشد اپیتاکسیال برای AlInGaP و سایر نیمه‌هادی‌های مرکب، مستقیماً به این دستاوردهای عملکردی کمک می‌کنند. علاوه بر این، استانداردسازی پکیج‌ها و فرآیندهای مونتاژ، سازگاری با خطوط تولید خودکار و انبوه در حال تکامل را تضمین می‌کند.