دیتاشیت LED SMD مدل LTST-S270KDKT - چیپ قرمز AllnGaP - 20mA - 50mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-S270KDKT یک لامپ LED نصب سطحی (SMD) است که برای مونتاژ خودکار روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این قطعه دارای ابعاد مینیاتوری مناسب برای کاربردهای با محدودیت فضا می‌باشد. دستگاه از یک چیپ نیمه‌هادی فوق‌روشن فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AllnGaP) برای تولید نور قرمز استفاده می‌کند که در یک پکیج لنز شفاف آب قرار گرفته است. این ترکیب برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند قابلیت اطمینان بالا و سازگاری با فرآیندهای تولید مدرن هستند.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• پیکربندی چیپ با دید جانبی و پایه‌های قلع‌کاری شده برای قابلیت لحیم‌کاری بهتر.
• استفاده از فناوری چیپ فوق‌روشن AllnGaP برای شدت نور بالا.
• بسته‌بندی شده روی نوار 8 میلی‌متری و قرقره‌های 7 اینچی برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place.
• مطابق با استانداردهای ابعاد پکیج EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• ویژگی‌های درایو سازگار با IC.
• طراحی شده برای سازگاری با تجهیزات قرارگیری خودکار.
• مناسب برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR).

1.2 کاربردها

این LED برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی که در آن‌ها اندازه فشرده، قابلیت اطمینان و مونتاژ کارآمد حیاتی است، هدف‌گیری شده است. حوزه‌های کاربردی معمول شامل موارد زیر می‌شود:

• مخابرات:نشانگر وضعیت در تلفن‌های بی‌سیم، تلفن‌های همراه و تجهیزات شبکه.
• اتوماسیون اداری و لوازم الکترونیکی مصرفی:نور پس‌زمینه کی‌پد و صفحه کلید در لپ‌تاپ‌ها و سایر دستگاه‌های قابل حمل.
• لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی:نشانگرهای برق، حالت یا وضعیت.
• نمایش و تابلو:نمایشگرهای میکرو و روشنایی نمادها در کاربردهای داخلی.

2. ابعاد پکیج و اطلاعات مکانیکی

LED در یک پکیج استاندارد SMD ارائه می‌شود. رنگ لنز شفاف آب و رنگ منبع نور از چیپ AllnGaP قرمز است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه‌های مکانیکی دقیق برای قطعه، پدهای توصیه شده برای اتصال به PCB و بسته‌بندی نوار و قرقره در سند اصلی ارائه شده است که برای طراحی چیدمان PCB و برنامه‌ریزی فرآیند مونتاژ ضروری هستند.

3. ریتینگ‌ها و مشخصات

3.1 حداکثر ریتینگ‌های مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. تمام مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (Pd):50 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):40 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، پهنای پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت
• محدوده دمای کارکرد (T_opr):30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 10 ثانیه.

3.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملیاتی معمول هستند که در Ta=25 درجه سانتی‌گراد و I_F=20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

• شدت نور (I_V):4.5 - 45.0 میلی‌کاندلا (mcd). با استفاده از فیلتری اندازه‌گیری شده که منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE را تقریب می‌زند.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور نصف مقدار محوری (روی محور) است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):650.0 نانومتر (معمول).
• طول موج غالب (λ_d):630.0 - 645.0 نانومتر. این طول موج منفرد، رنگ درک شده LED را در نمودار رنگ‌سنجی CIE تعریف می‌کند.
• پهنای نیمه خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). عرض طیف تابش در نصف حداکثر شدت آن.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.6 - 2.4 ولت.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V.

3.3 احتیاط تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک و موج‌های ولتاژ حساس هستند. اقدامات کنترل ESD مناسب باید در حین جابجایی و مونتاژ اجرا شود. این شامل استفاده از بند مچ دست زمین‌شده، دستکش‌های ضد استاتیک و اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات و ایستگاه‌های کاری برای جلوگیری از خرابی پنهان یا فاجعه‌بار دستگاه می‌شود.

4. سیستم رتبه‌بندی (Bin Rank)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس شدت نور در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند. LTST-S270KDKT از کدهای بین زیر برای خروجی قرمز خود استفاده می‌کند که در 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده است.

• بین J:4.5 - 7.1 میلی‌کاندلا
• بین K:7.1 - 11.2 میلی‌کاندلا
• بین L:11.2 - 18.0 میلی‌کاندلا
• بین M:18.0 - 28.0 میلی‌کاندلا
• بین N:28.0 - 45.0 میلی‌کاندلا

تلرانس ±15٪ به حدود هر دسته شدت نور اعمال می‌شود. طراحان باید کد بین مورد نیاز را مشخص کنند تا سطح روشنایی مطلوب در کاربرد نهایی تضمین شود.

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

سند اصلی شامل منحنی‌های عملکرد معمول است که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف بسیار مهم هستند. این منحنی‌ها معمولاً رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور (I_Fدر مقابل I_V)، جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم (I_Fدر مقابل V_F) و تأثیر دمای محیط بر شدت نور را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها به طراحان اجازه می‌دهد تا جریان درایو را برای کارایی و روشنایی بهینه‌سازی کنند، نیازمندی‌های ولتاژ را برای طراحی منبع تغذیه درک کنند و کاهش حرارتی را در محیط‌های با دمای بالا در نظر بگیرند.

6. راهنمای مونتاژ و جابجایی

6.1 تمیزکاری

تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص می‌توانند به پکیج LED آسیب برسانند. در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری یا به دلیل آلودگی، از الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق استفاده کنید. زمان غوطه‌وری باید کمتر از یک دقیقه باشد تا از آسیب احتمالی به لنز اپوکسی یا ساختار داخلی جلوگیری شود.

6.2 فرآیند لحیم‌کاری

دستگاه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) سازگار است که برای مونتاژ SMD استاندارد است. پروفیل فرآیند بدون سرب (Pb-free) توصیه می‌شود.

• پیش‌گرم:150 تا 200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک. ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

برای تعمیر دستی با هویه، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال محدود شود. پیروی از پروفیل‌های ریفلو استاندارد JEDEC و توصیه‌های سازنده خمیر لحیم برای اطمینان از اتصالات لحیم قابل اطمینان و جلوگیری از آسیب حرارتی به LED بسیار مهم است.

6.3 شرایط نگهداری

نگهداری مناسب برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و قابلیت اطمینان دستگاه حیاتی است.

• بسته بندی مهر و موم شده:در دمای ≤ 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) ≤ 90٪ نگهداری شود. عمر قفسه یک سال است وقتی در کیسه ضد رطوبت اصلی با ماده خشک‌کن نگهداری شود.
• بسته بندی باز شده:برای قطعاتی که از بسته‌بندی اصلی خارج شده‌اند، محیط نگهداری نباید از 30 درجه سانتی‌گراد یا 60٪ RH تجاوز کند. توصیه می‌شود ریفلو IR در عرض یک هفته تکمیل شود (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3). برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، از یک ظرف درب‌دار با ماده خشک‌کن یا یک خشک‌کن نیتروژن استفاده کنید. قطعاتی که بیش از یک هفته نگهداری شده‌اند باید قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60 درجه سانتی‌گراد حداقل به مدت 20 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده از بین برود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد برای مونتاژ انبوه، نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر است که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 4000 قطعه است. نوار با یک نوار پوشش رویی مهر و موم می‌شود. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. برای مقادیر کمتر، حداقل بسته 500 قطعه موجود است. طراحی نوار به گونه‌ای است که حداکثر دو قطعه مفقود متوالی (جیب‌های خالی) مجاز است.

8. ملاحظات طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام درایو چندین LED، به ویژه در پیکربندی‌های موازی، استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED ضروری است. این امر تغییرات طبیعی ولتاژ مستقیم (V_F) از یک دستگاه به دستگاه دیگر را جبران می‌کند. درایو مستقیم LEDها از یک منبع ولتاژ بدون تنظیم جریان می‌تواند منجر به جریان بیش از حد، فرار حرارتی و کاهش عمر شود. روش مقاومت سری ساده (مدار A در سند اصلی) یک رویکرد قابل اطمینان و رایج است.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه پکیج کوچک است، اما باید به اتلاف توان (حداکثر 50 میلی‌وات) و محدوده دمای کارکرد (30- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) احترام گذاشت. خروجی نوری معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. در کاربردهایی که LED در جریان حداکثر یا نزدیک به آن درایو می‌شود، یا در دمای محیط بالا، باید به چیدمان PCB توجه شود تا از طریق پدها و ترک‌های مسی، تخلیه حرارتی کافی فراهم شود.

8.3 دامنه کاربرد و قابلیت اطمینان

این محصول برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی تجاری و مصرفی استاندارد در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند که خرابی می‌تواند ایمنی یا سلامت را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل)، صلاحیت‌سنجی و مشاوره اضافی لازم است. دستگاه برای قرارگیری مداوم در فضای باز یا محیط‌های خشن طراحی نشده است مگر اینکه به طور مناسب محافظت شود.

9. مقایسه فنی و روندها

استفاده از فناوری AllnGaP برای LEDهای قرمز، پیشرفت قابل توجهی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند فسفید گالیم آرسنید (GaAsP) نشان می‌دهد. AllnGaP بازده نوری برتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو و پایداری دمایی بهتر می‌شود. پکیج دید جانبی (در مقابل تابش از بالا) به طور خاص برای کاربردهایی که نور باید موازی با سطح PCB هدایت شود، مانند پنل‌های لبه‌روشن یا کاربردهای راهنمای نور برای نور پس‌زمینه صفحه کلید، مزیت دارد. روند در LEDهای SMD به سمت بازده بالاتر، پکیج‌های کوچکتر و سازگاری گسترده‌تر با فرآیندهای مونتاژ خودکار و دمای بالا مانند لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب ادامه دارد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λ_P) طول موجی است که در آن توان خروجی نوری حداکثر است. طول موج غالب (λ_d) طول موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و از مختصات رنگ CIE محاسبه می‌شود. λ_dبرای مشخصات رنگ مرتبط‌تر است.

س: آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت سری درایو کنم؟

ج: به شدت توصیه نمی‌شود. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده (1.6 تا 2.4 ولت) است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ حتی کمی بالاتر از V_Fآن می‌تواند باعث جریان بزرگ و کنترل‌نشده شود که به طور بالقوه LED را بلافاصله یا به مرور زمان از بین می‌برد.

س: چرا زاویه دید اینقدر وسیع است (130 درجه)؟

ج: زاویه دید وسیع مشخصه پکیج دید جانبی و طراحی لنز است. برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده و یکنواخت در یک ناحیه دارند، به جای یک نقطه نور متمرکز، مفید است.

س: چگونه کد بین صحیح را انتخاب کنم؟

ج: انتخاب کد بین به حداقل روشنایی مورد نیاز برای کاربرد شما بستگی دارد. اگر طراحی شما حداقل به 15 میلی‌کاندلا نیاز دارد، باید بین L یا بالاتر (L, M, N) را مشخص کنید. استفاده از یک بین بالاتر تضمین می‌کند که نیاز روشنایی شما حتی با تلرانس 15-٪ نیز برآورده می‌شود.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: نور پس‌زمینه یک کی‌پد غشایی.

یک طراح در حال ساخت یک دستگاه پزشکی با کی‌پد لاستیکی سیلیکونی است که برای عملکرد در نور کم نیاز به نور پس‌زمینه قرمز دارد. فضای پشت کی‌پد بسیار محدود است.

انتخاب‌های طراحی:

1. LTST-S270KDKT به دلیل تابش جانبی آن انتخاب شده است که برای کوپل کردن نور به لبه یک راهنمای نور یا روشنایی مستقیم کنار افسانه کی‌پد نیمه‌شفاف از سطح PCB ایده‌آل است.

2. چیپ فوق‌روشن AllnGaP حتی زمانی که نور از طریق ماده کی‌پد لاستیکی پخش می‌شود، خروجی نور کافی را تضمین می‌کند.

3. جریان درایو 15 میلی‌آمپر انتخاب شده است (زیر حداکثر 20 میلی‌آمپر) تا قابلیت اطمینان بلندمدت را تضمین کند و تولید حرارت در داخل محفظه بسته دستگاه را به حداقل برساند.

4. بین M (18.0-28.0 میلی‌کاندلا) مشخص شده است تا ظاهری روشن و یکنواخت در تمام کلیدها تضمین شود.

5. چیدمان PCB شامل ابعاد پد لحیم توصیه شده است و از یک مقاومت محدودکننده جریان با سایز 0805 به صورت سری با هر LED استفاده می‌کند که بر اساس ولتاژ منبع تغذیه و V_Fمعمول LED محاسبه شده است.

6. کارخانه مونتاژ از پروفیل ریفلو IR ارائه شده پیروی می‌کند و دستگاه‌ها قبل از استفاده در یک محیط کنترل شده نگهداری می‌شوند تا با الزامات MSL3 مطابقت داشته باشند.

این رویکرد منجر به یک کی‌پد قابل اطمینان و یکنواخت روشن می‌شود که الزامات زیبایی‌شناختی و عملکردی محصول نهایی را برآورده می‌کند.