دیتاشیت LED SMD مدل LTW-C19DZDS5-NB - چیپ سفید InGaN - 10mA - 36mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTW-C19DZDS5-NB یک لامپ LED از نوع دستگاه مونتاژ سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند مینیاتوری‌سازی و قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. این قطعه متعلق به خانواده‌ای از اجزاء است که به‌طور خاص برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) مهندسی شده‌اند و آن را برای تولید انبوه ایده‌آل می‌سازد. فرم فاکتور فشرده آن نیازهای طراحی‌های با محدودیت فضای رایج در الکترونیک‌های قابل حمل و توکار معاصر را برطرف می‌کند.

1.1 مزایا و ویژگی‌های کلیدی

این LED چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که به کاربرد گسترده آن کمک می‌کند. این قطعه به‌طور کامل با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد و اطمینان می‌دهد که استانداردهای زیست‌محیطی بین‌المللی را برآورده می‌سازد. دستگاه از ماده نیمه‌هادی فوق‌روشن نیترید گالیم ایندیم (InGaN) برای تولید نور سفید استفاده می‌کند و بازده نوری بالایی ارائه می‌دهد. پکیج آن با اوتلاین‌های استاندارد صنعتی EIA سازگار است و ادغام آسان در کتابخانه‌های طراحی و خطوط مونتاژ موجود را تسهیل می‌کند. علاوه بر این، برای سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) طراحی شده است که استاندارد مونتاژ فناوری سطح‌نشین است. قطعات بر روی نوار 8 میلی‌متری نصب شده روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ عرضه می‌شوند که بسته‌بندی استاندارد برای تجهیزات پیک‌اندپلیس خودکار است.

1.2 بازار هدف و کاربردها

تنوع پذیری این LED SMD آن را برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب می‌سازد. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل دستگاه‌های مخابراتی مانند تلفن‌های بی‌سیم و همراه، پلتفرم‌های محاسباتی مانند لپ‌تاپ‌ها و سیستم‌های زیرساخت شبکه می‌شود. همچنین معمولاً در لوازم خانگی و الکترونیک مصرفی مختلف برای نشانگر وضعیت و نور پس‌زمینه استفاده می‌شود. کاربردهای عملکردی خاص شامل نور پس‌زمینه صفحه کلید یا کی‌پد، نشانگرهای وضعیت و برق، روشنایی برای نمایشگرهای ریز و چراغ‌های سیگنال یا نماد عمومی در محیط‌های داخلی است.

2. ابعاد پکیج و مشخصات مکانیکی

LED دارای لنز زرد با کلاهک سیاه است. ابعاد مکانیکی دقیق در نقشه‌های دیتاشیت اصلی ارائه شده است و تمام اندازه‌گیری‌ها بر حسب میلی‌متر مشخص شده‌اند. تلرانس استاندارد برای این ابعاد ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن روی نقشه ذکر شده باشد. این سطح از دقت، قرارگیری و لحیم‌کاری یکنواخت در طول مونتاژ خودکار را تضمین می‌کند. پکیج به‌عنوان یک LED چیپ فوق‌نازک طراحی شده است که به پروفایل کم ارتفاع محصولات نهایی کمک می‌کند.

3. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

تمام ریتینگ‌ها و مشخصات در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند که شرایط مرجع استاندارد برای تست دستگاه‌های نیمه‌هادی است.

3.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. آنها برای کارکرد مداوم در نظر گرفته نشده‌اند. ریتینگ‌های حداکثر مطلق برای LTW-C19DZDS5-NB به شرح زیر است: حداکثر اتلاف توان 36 میلی‌وات (mW) است. جریان مستقیم پیک، هنگامی که با سیکل وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1ms پالس می‌شود، نباید از 50 میلی‌آمپر تجاوز کند. حداکثر جریان مستقیم DC مداوم 10 میلی‌آمپر است. دستگاه می‌تواند آستانه تخلیه الکترواستاتیک (ESD) 2000 ولت را با استفاده از مدل بدن انسان (HBM) تحمل کند. محدوده دمای عملیاتی مجاز از 20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس است، در حالی که محدوده دمای ذخیره‌سازی گسترده‌تر، از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است. قطعه می‌تواند شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز با دمای پیک 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 10 ثانیه تحمل کند.

3.2 پروفایل ریفلو IR پیشنهادی برای فرآیند بدون سرب

یک پروفایل لحیم‌کاری ریفلو توصیه شده ارائه شده است تا اتصالات لحیم قابل اطمینان بدون آسیب به LED تضمین شود. پروفایل معمولاً شامل مرحله پیش‌گرم، خیساندن حرارتی، ناحیه ریفلو با دمای پیک کنترل شده و دوره خنک‌کنندگی است. رعایت این پروفایل، به ویژه حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس و زمان بالای مایع، برای حفظ یکپارچگی دستگاه و قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.

3.3 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها عملکرد معمول LED تحت شرایط عملیاتی نرمال را تعریف می‌کنند. شدت نور (Iv) از حداقل 18.0 میلی‌کاندلا (mcd) تا حداکثر 45.0 mcd در زمانی که با جریان مستقیم (IF) 5 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود، متغیر است. زاویه دید (2θ1/2)، که به‌عنوان زاویه‌ای تعریف می‌شود که شدت به نصف مقدار پیک خود کاهش می‌یابد، 50 درجه است. مختصات رنگی روی نمودار CIE 1931 معمولاً در 5mA برابر x=0.270 و y=0.260 است. ولتاژ مستقیم (VF) از 2.40V (حداقل) تا 3.20V (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 2.70V در IF=5mA. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر (µA) هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5V اعمال می‌شود، مشخص شده است. توجه به این نکته مهم است که این شرایط ولتاژ معکوس فقط برای اهداف تست است؛ LED برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

4. توضیح سیستم رتبه‌بندی (بن)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در بن‌های عملکردی دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربردشان را برآورده می‌سازند.

4.1 رتبه ولتاژ مستقیم (VF)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آنها در جریان تست 5mA بن‌بندی می‌شوند. کدهای بن و محدوده ولتاژ متناظر آنها عبارتند از: A10 (2.40V - 2.60V)، A11 (2.60V - 2.80V)، B10 (2.80V - 3.00V) و B11 (3.00V - 3.20V). تلرانس ±0.1V برای هر بن اعمال می‌شود.

4.2 رتبه شدت نور (IV)

قطعات بر اساس خروجی نور آنها در 5mA طبقه‌بندی می‌شوند. بن‌های تعریف شده عبارتند از: M (18.0 mcd - 28.0 mcd) و N (28.0 mcd - 45.0 mcd). تلرانس ±15% برای هر بن شدت نور قابل اعمال است.

4.3 رتبه فام (رنگ)

نقطه رنگ، که توسط مختصات CIE 1931 (x, y) تعریف می‌شود، نیز برای کنترل یکنواختی رنگ بن‌بندی می‌شود. دیتاشیت چندین بن فام (مانند C01، C1، C2) را با مرزهای مختصات خاصی تعریف می‌کند که روی نمودار رنگی چهارضلعی‌هایی را تشکیل می‌دهند. تلرانس ±0.01 برای هر مختصات درون یک بن اعمال می‌شود.

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت اصلی شامل منحنی‌های مشخصه معمول است که بینش ارزشمندی در مورد رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهد. این منحنی‌ها معمولاً رابطه بین ولتاژ مستقیم و جریان مستقیم (منحنی IV) را نشان می‌دهند و ماهیت نمایی دیود را نمایش می‌دهند. آنها همچنین ممکن است تغییرات شدت نور با جریان مستقیم و وابستگی ولتاژ مستقیم به دمای محیط را به تصویر بکشند. تحلیل این منحنی‌ها به طراحان کمک می‌کند تا مصالحه‌ها را درک کنند؛ برای مثال، راه‌اندازی LED در جریان بالاتر، خروجی نور را افزایش می‌دهد اما همچنین اتلاف توان و دمای اتصال را افزایش می‌دهد که می‌تواند بر طول عمر و تغییر رنگ تأثیر بگذارد.

6. دستورالعمل‌های مکانیکی، مونتاژ و جابجایی

6.1 طرح پد اتصال PCB توصیه شده

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) پیشنهادی برای PCB ارائه شده است تا تشکیل فیله لحیم مناسب و پایداری مکانیکی تضمین شود. پیروی از این توصیه برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اطمینان در طول ریفلو حیاتی است.

6.2 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط باید از مواد شیمیایی مشخص شده استفاده شود. دیتاشیت غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای عادی به مدت کمتر از یک دقیقه را توصیه می‌کند. استفاده از مایعات شیمیایی نامشخص می‌تواند به پکیج LED آسیب برساند.

6.3 شرایط نگهداری

نگهداری مناسب برای جلوگیری از جذب رطوبت ضروری است که می‌تواند باعث \"ترکیدن\" (ترک خوردن پکیج) در طول لحیم‌کاری ریفلو شود. هنگامی که کیسه مهر و موم شده مانع رطوبت است، LEDها باید در دمای ≤ 30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤ 90% نگهداری شوند، با دوره توصیه شده استفاده در عرض یک سال. هنگامی که بسته‌بندی اصلی باز شد، محیط نگهداری نباید از 30°C یا 60% RH تجاوز کند. برای قطعاتی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3)، توصیه می‌شود ریفلو IR در عرض یک هفته تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن نگهداری شوند. اگر بیش از یک هفته نگهداری شدند، قبل از لحیم‌کاری، یک عملیات پخت در حدود 60°C به مدت حداقل 20 ساعت مورد نیاز است.

6.4 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری

برای لحیم‌کاری ریفلو، پروفایلی با دمای پیش‌گرم 150-200°C، زمان پیش‌گرم تا 120 ثانیه، دمای پیک حداکثر 260°C و زمان در پیک تا 10 ثانیه (حداکثر دو سیکل ریفلو) توصیه می‌شود. برای لحیم‌کاری دستی با هویه، دمای نوک نباید از 300°C تجاوز کند و زمان تماس باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود (فقط یک بار).

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد شامل LEDهایی است که در نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری قرار داده شده‌اند. این نوار روی قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده می‌شود. هر قرقره کامل حاوی 4000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای لات‌های باقی‌مانده اعمال می‌شود. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA 481 پیروی می‌کند. نوار از یک نوار پوششی برای مهر و موم کردن جیب‌های خالی قطعه استفاده می‌کند و حداکثر تعداد مجاز لامپ‌های گمشده متوالی روی یک قرقره دو عدد است.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

در یک کاربرد معمول، LED توسط یک منبع جریان ثابت یا از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان متصل به صورت سری با منبع ولتاژ راه‌اندازی می‌شود. مقدار مقاومت محدودکننده جریان (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_supply - VF_LED) / IF، که در آن VF_LED ولتاژ مستقیم LED در جریان مورد نظر IF است. استفاده از حداکثر VF از دیتاشیت در این محاسبه اطمینان می‌دهد که جریان حتی با تغییرات قطعه به قطعه از حد مجاز تجاوز نمی‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

راه‌اندازی جریان:کارکرد LED در جریان مستقیم DC توصیه شده 10mA یا کمتر برای قابلیت اطمینان حیاتی است. تجاوز از ریتینگ‌های حداکثر مطلق، حتی به‌طور مختصر، می‌تواند ماده نیمه‌هادی را تخریب کند و طول عمر را کاهش دهد.مدیریت حرارتی:در حالی که اتلاف توان کم است، اطمینان از مساحت کافی مس PCB در اطراف پدهای لحیم می‌تواند به دفع گرما کمک کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگامی که چندین LED به‌طور نزدیک قرار گرفته‌اند.محافظت ESD:اگرچه دستگاه دارای ریتینگ ESD HBM 2000V است، اما احتیاط‌های استاندارد جابجایی ESD (بند مچ، ایستگاه‌های کاری زمین شده) همیشه باید در طول مونتاژ و جابجایی رعایت شود تا از آسیب پنهان جلوگیری شود.طراحی نوری:زاویه دید 50 درجه الگوی پرتو را تعریف می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به الگوی تابشی متفاوتی دارند، اپتیک ثانویه (لنزها، راهنماهای نور) ممکن است ضروری باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTW-C19DZDS5-NB از طریق استفاده از فناوری InGaN برای نور سفید خود را متمایز می‌کند که معمولاً بازده بالاتر و رندر رنگ بهتری نسبت به فناوری‌های قدیمی مانند چیپ آبی با فسفر زرد (اگرچه هنوز هم یک نور سفید تبدیل شده با فسفر است) ارائه می‌دهد. پروفایل پکیج فوق‌نازک آن یک مزیت کلیدی برای دستگاه‌های فوق‌باریک است. سیستم بن‌بندی جامع برای ولتاژ، شدت و رنگ، کنترل دقیقی بر یکنواختی عملکرد الکتریکی و نوری محصول نهایی به طراحان می‌دهد که در کاربردهایی مانند آرایه‌های نور پس‌زمینه که یکنواختی مهم است، حیاتی است.

10. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: آیا می‌توانم این LED را در 20mA برای روشنایی بیشتر راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. حداکثر جریان مستقیم DC مداوم مطلق 10 میلی‌آمپر است. تجاوز از این ریتینگ خطر آسیب دائمی و باطل کردن هرگونه مشخصات قابلیت اطمینان را دارد. برای خروجی نور بالاتر، یک LED با بن شدت نور بالاتر یا محصولی با ریتینگ جریان بالاتر انتخاب کنید.

س: ولتاژ مستقیم در مدار من 2.5V اندازه‌گیری می‌شود، اما دیتاشیت مقدار معمول را 2.7V می‌گوید. آیا این طبیعی است؟

ج: بله، این در محدوده تغییرات مورد انتظار است. ولتاژ مستقیم یک محدوده مشخص شده (2.4V تا 3.2V) دارد و همچنین بن‌بندی شده است. مقدار اندازه‌گیری شده شما در بن ولتاژ A10 یا A11 قرار می‌گیرد. همیشه مدار محدودکننده جریان خود را برای بدترین حالت حداکثر VF طراحی کنید تا اطمینان حاصل شود که حد جریان هرگز تجاوز نمی‌کند.

س: آیا باید نگران حساسیت رطوبتی این قطعه باشم؟

ج: بله. قطعه دارای ریتینگ MSL 3 است. هنگامی که کیسه مهر و موم شده اصلی باز شد، شما یک هفته فرصت دارید تا فرآیند لحیم‌کاری ریفلو را تحت شرایط استاندارد کارخانه (≤ 30°C/60% RH) تکمیل کنید. اگر این جدول زمانی تجاوز شود، قبل از لحیم‌کاری یک عملیات پخت مورد نیاز است.

س: آیا می‌توانم از این LED برای تابلوهای فضای باز استفاده کنم؟

ج: دیتاشیت کاربردهایی از جمله \"کاربردهای تابلوهای داخلی\" را مشخص می‌کند. محدوده دمای عملیاتی 20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس است. برای استفاده در فضای باز، باید اطمینان حاصل کنید که شرایط محیطی (دما، رطوبت، قرارگیری در معUV) از این محدودیت‌ها تجاوز نمی‌کند و مونتاژ به‌طور مناسب در برابر نفوذ رطوبت مهر و موم شده است، که توسط دیتاشیت این قطعه پوشش داده نشده است.

11. مثال موردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه پزشکی قابل حمل.دستگاه دارای یک ریل برق 3.3V است و نیاز به یک نشانگر سفید واضح و روشن دارد. طراحی یک LED منفرد را که تقریباً در 5mA راه‌اندازی می‌شود، برای تعادل بین دید و مصرف برق فراخوانی می‌کند.مراحل طراحی:1. انتخاب LTW-C19DZDS5-NB برای روشنایی، اندازه کوچک و قابلیت اطمینان آن. 2. محاسبه مقاومت محدودکننده جریان: با استفاده از حداکثر VF برابر 3.2V، R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20 اهم. یک مقاومت استاندارد 20 اهمی استفاده می‌شود. 3. در لایه‌بندی PCB، از الگوی لند توصیه شده از دیتاشیت استفاده کنید. 4. مشخص کردن قطعات از بن شدت نور N و یک بن فام خاص (مانند C1) برای اطمینان از رنگ و روشنایی یکنواخت در تمام واحدهای تولیدی. 5. در دستورالعمل‌های مونتاژ، بر جابجایی MSL 3 و عمر یک هفته‌ای پس از باز کردن کیسه تأکید کنید.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال (معمولاً از InGaN برای LEDهای آبی/سفید ساخته شده است) بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گپ باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. یک LED سفید، مانند LTW-C19DZDS5-NB، معمولاً از یک چیپ آبی InGaN پوشیده شده با یک فسفر زرد استفاده می‌کند. بخشی از نور آبی توسط فسفر به نور زرد تبدیل می‌شود و مخلوط نور آبی و زرد توسط چشم انسان به عنوان سفید درک می‌شود.

13. روندهای فناوری

حوزه LEDهای SMD به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، شاخص رندر رنگ (CRI) بهبود یافته برای کیفیت نور بهتر و چگالی توان افزایش یافته در پکیج‌های کوچکتر ادامه می‌یابد. همچنین روندی به سمت تلرانس‌های بن‌بندی سخت‌تر برای هر دو رنگ و شار نوری برای برآوردن نیازهای کاربردهایی مانند نور پس‌زمینه نمایشگرهای رده بالا و نورپردازی معماری که یکنواختی در آن حیاتی است، وجود دارد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد و طراحی‌های بسته‌بندی با هدف بهبود عملکرد حرارتی، اجازه جریان‌های راه‌اندازی بالاتر و طول عمر عملیاتی طولانی‌تر را می‌دهد. ادغام الکترونیک کنترل (مانند درایورهای جریان ثابت، آدرس‌پذیری) مستقیماً در پکیج LED روند مهم دیگری است که طراحی سیستم را برای کاربردهای نورپردازی هوشمند ساده می‌کند.