دیتاشیت LED SMD مدل LTST-C171KDKT - قرمز AllnGaP - 20mA - 50mW - 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 برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهای با محدودیت فضا در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• از یک چیپ نیمه‌هادی فوق‌روشن فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AllnGaP) برای انتشار نور قرمز استفاده می‌کند.
• در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای ماشین‌آلات پیک و پلیس خودکار عرضه می‌شود.
• در قالب استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) بسته‌بندی شده است.
• از نظر الکتریکی با سطوح درایو مدارهای مجتمع (IC) سازگار است.
• برای سازگاری با تجهیزات قرارگیری خودکار طراحی شده است.
• فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) را تحمل می‌کند.

1.2 کاربردهای هدف

این LED برای استفاده به عنوان نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه یا منبع سیگنال در بخش‌های مختلف در نظر گرفته شده است:

• تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم/همراه).
• دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه).
• لوازم خانگی و الکترونیک مصرفی.
• پنل‌های کنترل صنعتی و ابزار دقیق.
• نور پس‌زمینه کی‌پد یا صفحه کلید.
• نشانگرهای وضعیت و برق.
• نمایشگرهای میکرو و منابع نور نمادین.

2. ابعاد و پیکربندی بسته

این قطعه دارای لنز شفاف آبی است که یک منبع نور قرمز AllnGaP را محصور کرده است. تمام مشخصات ابعادی بر حسب میلی‌متر (mm) ارائه شده است. مگر اینکه صراحتاً خلاف آن ذکر شده باشد، تلرانس استاندارد برای تمام ابعاد خطی ±0.1 میلی‌متر است. نقشه‌های مکانیکی دقیقی که نمای کلی بسته، پیکربندی پایه‌ها و الگوی توصیه‌شده PCB را تعریف می‌کنند، در دیتاشیت گنجانده شده‌اند تا چیدمان و لحیم‌کاری صحیح برد را تضمین کنند.

3. ریتینگ‌ها و مشخصات

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

3.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

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

3.2 مشخصات الکتریکی و نوری

جدول زیر پارامترهای عملکرد معمول را هنگامی که قطعه در جریان مستقیم اسمی 20mA کار می‌کند، به تفصیل شرح می‌دهد.

• شدت نور (I_V):4.5 - 45.0 میلی‌کاندلا (mcd). با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای مطابقت با منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری شده است.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. به عنوان زاویه کامل‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λ_P):650 نانومتر (معمول).
• طول موج غالب (λ_d):630 - 645 نانومتر. نشان‌دهنده نقطه رنگ درک شده در نمودار رنگ‌سنجی CIE است.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). باند طول موج در نصف شدت طیفی پیک.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.6 - 2.4 ولت در I_F=20mA.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V.

3.3 احتیاط تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک و موج‌های الکتریکی حساس است. باید در حین جابجایی و مونتاژ، روش‌های کنترل ESD مناسب رعایت شود. این شامل استفاده از بند مچ زمین‌شده، دستکش‌های ضد استاتیک و اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات و سطوح کاری برای جلوگیری از آسیب‌های پنهان یا فاجعه‌بار است.

4. سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، قطعات بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در بین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. کد بین برای ردیابی علامت‌گذاری شده است.

4.1 بینینگ شدت نور

برای نوع قرمز رنگ، بین‌ها به شرح زیر تعریف می‌شوند (اندازه‌گیری شده در I_F=20mA):

• 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% بر محدوده‌های هر بین شدت نور اعمال می‌شود.

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل نمایش‌های گرافیکی از مشخصات کلیدی است که برای طراحی مدار و پیش‌بینی عملکرد ضروری هستند.

5.1 منحنی جریان در مقابل ولتاژ (I-V)

این منحنی رابطه بین ولتاژ مستقیم (V_F) و جریان مستقیم (I_F) را نشان می‌دهد. ولتاژ روشن شدن معمول و مقاومت دینامیک LED را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان بسیار مهم است.

5.2 شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو مقیاس می‌یابد. معمولاً یک رابطه تقریباً خطی را در محدوده کاری توصیه شده نشان می‌دهد که به کنترل روشنایی از طریق مدولاسیون جریان کمک می‌کند.

5.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

این منحنی کاهش حرارتی خروجی نور را به تصویر می‌کشد. شدت نور عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد که عاملی حیاتی برای کاربردهایی است که در محیط‌های با دمای بالا یا در جریان‌های درایو بالا کار می‌کنند.

5.4 توزیع طیفی

نمودار توزیع توان طیفی، شدت نور ساطع شده را به عنوان تابعی از طول موج نشان می‌دهد. طول موج پیک (λ_P) و عرض نیمه طیفی (Δλ) را تأیید می‌کند و خلوص رنگ تابش قرمز را تعریف می‌کند.

6. دستورالعمل‌های مونتاژ و جابجایی

6.1 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 اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا بسته آسیب برسانند.

6.2 طرح پد PCB توصیه شده

یک نقشه دقیق از هندسه پد لحیم پیشنهادی ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد، تراز صحیح و استحکام مکانیکی کافی را تضمین کند. رعایت این الگو برای لحیم‌کاری ریفلو موفق حیاتی است.

6.3 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

قطعه در نوار حامل برجسته‌کاری شده با یک نوار پوششی محافظ عرضه می‌شود. جزئیات کلیدی بسته‌بندی شامل موارد زیر است:

• عرض نوار حامل: 8 میلی‌متر.
• قطر قرقره: 7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره: 3000 قطعه.
• حداقل مقدار سفارش برای باقیمانده: 500 قطعه.
• بسته‌بندی مطابق با استانداردهای ANSI/EIA-481 است.

7. نکات کاربردی و احتیاط‌ها

7.1 کاربرد مورد نظر

این قطعه برای تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد طراحی شده است. برای کاربردهای ایمنی-حیاتی که خرابی می‌تواند مستقیماً جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل حمل و نقل) ریت نشده است. برای چنین کاربردهایی، مشورت با سازنده الزامی است.

7.2 شرایط نگهداری

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شود. عمر قفسه یک سال است در صورتی که کیسه رطوبت‌گیر با ماده خشک‌کن سالم باشد.
• بسته باز شده:برای قطعاتی که از کیسه مهر و موم شده خارج شده‌اند، محیط نگهداری نباید از 30°C / 60% RH تجاوز کند. توصیه می‌شود لحیم‌کاری ریفلو IR حداکثر ظرف 672 ساعت (28 روز) پس از قرارگیری در معرض هوا انجام شود که مطابق با سطح حساسیت رطوبت (MSL) 2a است. برای قرارگیری طولانی‌تر، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای تقریباً 60°C به مدت حداقل 20 ساعت است تا از "پاپ کورن" شدن در حین ریفلو جلوگیری شود.

7.3 توصیه‌های لحیم‌کاری

لحیم‌کاری ریفلو (فرآیند بدون سرب):

• دمای پیش‌گرم: 150-200°C
• زمان پیش‌گرم: حداکثر 120 ثانیه
• دمای پیک بدنه: حداکثر 260°C
• زمان بالای 260°C: حداکثر 10 ثانیه در مجموع (حداکثر 2 چرخه ریفلو)

لحیم‌کاری دستی (هویه):

• دمای نوک هویه: حداکثر 300°C
• زمان تماس: حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار)

توجه: پروفایل ریفلو بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر بستگی دارد. شرایط ارائه شده دستورالعمل‌هایی بر اساس استانداردهای JEDEC و تأیید در سطح قطعه هستند.

7.4 طراحی مدار درایو

LEDها قطعاتی با عملکرد جریانی هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام درایو چندین LED به صورت موازی، باید یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED قرار داده شود. این کار تغییرات طبیعی ولتاژ مستقیم (V_F) از قطعه‌ای به قطعه دیگر را جبران می‌کند و از "جریان‌دزدی" و روشنایی ناهموار جلوگیری می‌کند. درایو مستقیم LEDها از یک منبع ولتاژ بدون مقاومت سری توصیه نمی‌شود و به احتمال زیاد منجر به خرابی زودرس می‌شود.

8. بررسی عمیق فنی و ملاحظات طراحی

8.1 فناوری AllnGaP

فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AllnGaP) یک سیستم ماده نیمه‌هادی است که به ویژه برای تولید LEDهای قرمز، نارنجی و زرد با بازدهی بالا مناسب است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند فسفید آرسنید گالیم (GaAsP)، AllnGaP بازده نوری به مراتب بالاتر (خروجی نور بر وات الکتریکی)، پایداری دمایی بهتر و خلوص رنگ برتر را ارائه می‌دهد. این امر آن را به انتخاب ترجیحی برای کاربردهایی که نیاز به نشانگرهای قرمز روشن و قابل اعتماد دارند، تبدیل می‌کند.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه بسته کوچک است، مدیریت دمای اتصال برای قابلیت اطمینان بلندمدت و حفظ خروجی نور حیاتی است. ریتینگ حداکثر توان اتلافی 50mW باید رعایت شود. طراحان باید مسیر حرارتی از اتصال LED به محیط اطراف را در نظر بگیرند. استفاده از مساحت کافی پد مسی روی PCB به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند و به دفع گرما و کاهش دمای اتصال کاری کمک می‌کند، در نتیجه شدت نور و طول عمر را حفظ می‌کند.

8.3 ملاحظات طراحی نوری

زاویه دید 130 درجه این LED را در رده LEDهای زاویه باز طبقه‌بندی می‌کند. این برای نشانگرهای وضعیتی که باید از طیف گسترده‌ای از زوایا قابل مشاهده باشند، ایده‌آل است. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو متمرکزتر دارند، اپتیک ثانویه (مانند لنزها یا لوله‌های نوری) ضروری خواهد بود. لنز شفاف آبی بالاترین استخراج نور ممکن از چیپ را فراهم می‌کند و شدت نور رو به جلو را به حداکثر می‌رساند.

8.4 مقایسه با فناوری‌های جایگزین

مزیت اصلی این LED قرمز AllnGaP، ترکیب روشنایی و بازدهی آن است. برای کاربردهای کم‌مصرف‌تر که روشنایی نهایی مورد نیاز نیست، LEDهای قدیمی‌تر GaAsP ممکن است جایگزین کم‌هزینه‌تری باشند، اما کمنورتر و کم‌بازده‌تر خواهند بود. برای کاربردهایی که نیاز به تابش قرمز عمیق یا مادون قرمز دارند، ممکن است از چیپ‌های آرسنید گالیم (GaAs) یا آرسنید آلومینیوم گالیم (AlGaAs) استفاده شود. انتخاب به طول موج خاص، بازدهی و اهداف هزینه کاربرد بستگی دارد.