LTW-C181HDS5-GE SMD LED Datasheet - 1.6x0.8x0.55mm - 3.15V Max - 76mW - White - English Technical Document

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل برای لامپ LED نوع LTW-C181HDS5-GE را ارائه می‌دهد. این محصول متعلق به خانواده LEDهای مینیاتوری است که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده‌اند و آن‌ها را برای کاربردهایی که فضا محدود است ایده‌آل می‌سازد. پروفایل فوق‌العاده نازک و سازگاری با تجهیزات نصب انبوه، این قطعه را به عنوان یک راه‌حل کلیدی برای طراحی‌های الکترونیکی فشرده و مدرن مطرح می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS).
• دارای بسته‌بندی فوق‌نازک با ارتفاع تنها 0.55 میلی‌متر.
• از یک تراشه نورافشان سفید فوق‌درخشان نیترید گالیم ایندیم (InGaN) استفاده می‌کند.
• در نوار استاندارد صنعتی ۸ میلی‌متری روی قرقره‌هایی به قطر ۷ اینچ برای پردازش خودکار عرضه می‌شود.
• منطبق بر طرح‌های بسته‌بندی استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) است.
• ورودی با سطوح منطقی مدارهای مجتمع (IC) سازگار است.
• برای استفاده با تجهیزات استاندارد مونتاژ خودکار Pick-and-Place طراحی شده است.
• در برابر فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) که معمولاً در خطوط مونتاژ SMT استفاده می‌شود، مقاوم است.

1.2 کاربردها

LTW-C181HDS5-GE برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است. حوزه‌های کاربرد اصلی آن شامل موارد زیر می‌شود:

• تجهیزات مخابراتی: نشانگرهای وضعیت روی روترها، مودم‌ها و گوشی‌های تلفن.
• Office Automation & Consumer Electronics: نور پس‌زمینه برای صفحه‌کلیدها، کیبوردها و نمایشگرهای کوچک در دستگاه‌هایی مانند لپ‌تاپ‌ها و تجهیزات جانبی.
• صفحه اصلی Appliances & Industrial Equipment: نشانگرهای وضعیت برق، حالت یا خطا.
• Indoor Signage & Luminaires: روشنایی علائم و نمادهای در مقیاس کوچک که در آن اندازه فشرده حیاتی است.

2. Package Dimensions and Configuration

LED در یک بسته‌بندی SMD مستطیلی و فشرده قرار دارد. ابعاد حیاتی به شرح زیر است:

• طول بسته‌بندی: 1.6 mm
• عرض بسته‌بندی: 0.8 mm
• ارتفاع بسته‌بندی: 0.55 میلی‌متر

یادداشت‌هایی در مورد ابعاد: تمام ابعاد ارائه شده بر حسب میلی‌متر است. تلرانس استاندارد این اندازه‌گیری‌ها ±0.1 میلی‌متر می‌باشد، مگر اینکه یادداشت خاصی خلاف آن را نشان دهد. این دستگاه دارای لنز زردرنگ است که خروجی منبع نور سفید داخلی InGaN را تغییر می‌دهد و معمولاً منجر به نور سفید گرم یا نقطه رنگ‌سنجی خاصی می‌شود.

3. رتبه‌بندی‌ها و مشخصات

تمام پارامترها در دمای محیط (Ta) معادل 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. تجاوز از رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق ممکن است باعث آسیب دائمی دستگاه شود.

3.1 مقادیر حداکثر مطلق

• اتلاف توان (Pd): 76 mW
• جریان مستقیم اوج (I_F(peak)): 100 میلی‌آمپر (در شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم پیوسته (I_F): 20 میلی‌آمپر DC
• محدوده دمای عملیاتی (T_opr): 20- درجه سلسیوس تا 105+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای نگهداری (T_stg): -40°C to +105°C
• Infrared Reflow Soldering Condition: دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه.

3.2 پروفایل پیشنهادی ریفلو IR (فرآیند بدون سرب)

برای مونتاژ با لحیم بدون سرب، باید یک پروفایل حرارتی خاص رعایت شود تا قابلیت اطمینان بدون آسیب رساندن به LED تضمین گردد. توصیه شامل موارد زیر است:

• دمای پیش‌گرمایش: 150°C تا 200°C.
• زمان پیش‌گرمایش: حداکثر 120 ثانیه.
• اوج دمای بدن: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از 260 درجه سانتی‌گراد: حداکثر ۱۰ ثانیه. این فرآیند ری‌فلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

توجه به این نکته حیاتی است که پروفایل بهینه می‌تواند بر اساس طراحی PCB، خمیر لحیم و ویژگی‌های کوره متفاوت باشد. انجام تست در سطح برد توصیه می‌شود.

3.3 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی متداول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد (I_F = 5mA, Ta=25°C) اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور (I_V): 112.0 mcd (حداقل) تا 224.0 mcd (حداکثر). مقدار واقعی توسط Bin مشخص تعیین می‌شود.
• زاویه دید (2θ)_1/2): 130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور، نصف شدت اوج اندازه‌گیری شده در 0 درجه (روی محور) است.
• مختصات رنگی (CIE 1931): x = 0.284, y = 0.272. این مختصات، رنگ نقطه سفید را در نمودار رنگی CIE تعریف می‌کنند. تلرانس ±0.01 برای این مختصات اعمال می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (V_F): 2.70 V (حداقل) تا 3.15 V (حداکثر) در جریان 5mA. مقدار واقعی توسط بسته ولتاژ مستقیم تعیین می‌شود.
• جریان معکوس (I_R): 2 μA (حداکثر) هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5V اعمال شود. مهم: این دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر صرفاً برای اهداف اطلاعاتی و آزمایشی است.

یادداشت‌های حیاتی در مورد آزمایش و جابجایی: شدت نورانی با استفاده از یک حسگر و فیلتر کالیبره‌شده بر اساس منحنی پاسخ چشم نوری CIE اندازه‌گیری می‌شود. این دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. رعایت اقدامات احتیاطی مناسب ESD، مانند استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده و زیراندازهای ضداستاتیک، در حین جابجایی اجباری است. تمامی تجهیزات تولید باید به‌درستی زمین‌شده باشند.

4. سیستم رتبه‌بندی Bin

برای اطمینان از یکنواختی در کاربرد، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در گروه‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. کد گروه‌بندی روی بسته‌بندی درج شده است.

4.1 Forward Voltage (V_F) Rank

Binning at I_F = 5mA, رنگ سفید. تلورانس هر سطل ±0.1V است.

• کد سطل A: 2.70 V (حداقل) – 2.85 V (حداکثر)
• کد سطل B: 2.85 ولت (حداقل) – 3.00 ولت (حداکثر)
• کد باینری C: 3.00 ولت (حداقل) – 3.15 ولت (حداکثر)

4.2 شدت نور (I_V) Rank

Binning at I_F = 5mA، رنگ سفید. تلورانس هر بین ±15% است.

• کد بین R1: 112.0 mcd (حداقل) – 146.0 mcd (حداکثر)
• Bin Code R2: 146.0 mcd (Min) – 180.0 mcd (Max)
• Bin Code S1: 180.0 mcd (حداقل) – 224.0 mcd (حداکثر)

4.3 رتبه فام (رنگ‌سنجی)

Binning at I_F = 5mA. LED در مناطق خاصی در نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 که توسط مرزهای مختصات (x, y) تعریف شده‌اند، طبقه‌بندی می‌شود. نمونه‌هایی از دیتاشیت شامل:

• S1-1: تعریف شده توسط چهارضلعی متصل کننده نقاط (x=0.274, y=0.226), (0.274, 0.258), (0.284, 0.272), (0.284, 0.240).
• S2-1: تعریف شده توسط نقاط (0.274, 0.258), (0.274, 0.291), (0.284, 0.305), (0.284, 0.272).

تلرانس در هر سطل رنگ ±0.01 برای هر دو مختصات x و y است. این دسته‌بندی دقیق به طراحان اجازه می‌دهد تا LEDها را برای کاربردهایی که نیاز به ثبات رنگ دقیق دارند، انتخاب کنند.

5. منحنی‌های عملکرد معمول

دیتاشیت شامل نمایش‌های گرافیکی از روابط کلیدی است که برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند. اگرچه منحنی‌های خاص در متن ارائه‌شده نمایش داده نشده‌اند، اما معمولاً شامل موارد زیر می‌شوند:

• جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (منحنی I-V): رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد که برای انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان یا طراحی مدارهای درایور حیاتی است.
• شدت نور در مقابل جریان پیشرو: نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد و به بهینه‌سازی جریان راه‌اندازی برای دستیابی به روشنایی و بازدهی مطلوب کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط: کاهش خروجی نور با افزایش دمای پیوند را نشان می‌دهد که برای طراحی حرارتی در کاربردهای پرتوان یا با دمای محیط بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی نسبی توان: شدت نور منتشر شده در هر طول موج را نشان می‌دهد و ویژگی‌های رنگی نور سفید خروجی را تعریف می‌کند.

6. راهنمای کاربر و اطلاعات مونتاژ

6.1 تمیز کردن

در صورت لزوم تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، تنها از حلال‌های مشخص‌شده استفاده کنید. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بدنه یا عدسی LED آسیب برسانند. روش توصیه‌شده، غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه است.

6.2 الگوی زمین PCB توصیه‌شده

یک طرح پیشنهادی برای پدهای لحیم روی برد مدار چاپی ارائه شده است تا از لحیمکاری مناسب، پایداری مکانیکی و اتلاف حرارتی اطمینان حاصل شود. رعایت این الگو به جلوگیری از پدیده "قبرستون" (بلند شدن یک انتها در طی ریفلو) کمک کرده و اتصال الکتریکی خوبی را تضمین می‌کند.

6.3 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته با نوار پوشش محافظ عرضه میشوند و بر روی قرقرههایی به قطر 7 اینچ (178 میلیمتر) پیچیده شدهاند. مشخصات کلیدی شامل موارد زیر است:

• عرض نوار: 8 میلیمتر.
• Pocket Pitch: Standard pitch for 8mm tape.
• Reel Quantity: 5000 قطعه در هر قرقره کامل.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ): 500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
• قطعات گمشده: بر اساس مشخص‌نامه نوار (ANSI/EIA 481)، حداکثر دو جیب خالی متوالی مجاز است.

7. احتیاط‌ها و اطلاعات قابلیت اطمینان

7.1 محدوده کاربرد

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی تجاری و مصرفی استاندارد در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند و خرابی در آنها میتواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، تجهیزات پشتیبان حیات پزشکی، سیستمهای ایمنی حملونقل)، مشاوره فنی اختصاصی قبل از طراحی الزامی است تا مناسب بودن و نیاز احتمالی به غربالگری یا صلاحیتهای اضافی ارزیابی شود.

7.2 شرایط نگهداری

ذخیره‌سازی مناسب برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و جلوگیری از آسیب ناشی از رطوبت در حین ری‌فلو ("پاپ‌کورنینگ") حیاتی است.

• Sealed Moisture Barrier Bag (MBB): در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% ذخیره شود. عمر مفید در داخل کیسه مهر و موم شده همراه با ماده خشک‌کن یک سال است.
• پس از باز کردن بسته‌بندی: «عمر کف انبار» آغاز می‌شود. در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. برای این دستگاه که معمولاً در سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 2a قرار دارد، توصیه می‌شود فرآیند بازجریان مادون قرمز (IR reflow) حداکثر تا 672 ساعت (28 روز) پس از باز کردن بسته‌بندی تکمیل گردد.
• نگهداری طولانی‌مدت (بازشده): در صورت عدم استفاده در مدت 672 ساعت، در ظرف دربسته همراه با ماده خشک‌کن یا در دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.
• بازپخت: قطعاتی که بیش از 672 ساعت خارج از بسته‌بندی اصلی نگهداری شده‌اند، قبل از مونتاژ باید حدود 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 20 ساعت بازپخت شوند تا رطوبت جذب شده از بین برود.

7.3 راهنمای لحیم‌کاری

علاوه بر پروفایل حرارتی IR، لحیم‌کاری دستی با هویه تحت شرایط سختگیرانه مجاز است:

• دمای هویه: حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری: حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال لحیم‌کاری.
• فرکانس: لحیم‌کاری دستی باید تنها یک بار انجام شود. از گرمایش مکرر اجتناب کنید.

8. ملاحظات طراحی و تحلیل فنی

8.1 راه‌اندازی LED

LED باید با یک منبع جریان ثابت یا از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان که به صورت سری با یک منبع ولتاژ قرار دارد، راه‌اندازی شود. استفاده از مقاومت ساده‌ترین روش است. مقدار مقاومت (R_limit) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_limit = (V_عرضه - V_F) / I_Fاستفاده از حداکثر V در این محاسبه حیاتی است._F از سطل (مثلاً 3.15V برای سطل C) در این محاسبه استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان در بدترین شرایط از I مورد نظر (مثلاً 20mA) تجاوز نمی‌کند._F تجاوز از حداکثر جریان مجاز مطلق، طول عمر را به شدت کاهش داده و می‌تواند باعث خرابی فوری شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان پایین است (حداکثر 76 میلی‌وات)، مدیریت حرارتی مؤثر همچنان برای طول عمر و خروجی نور پایدار مهم است. شدت نور با افزایش دمای پیوند LED کاهش می‌یابد. برای به حداقل رساندن افزایش دما:

• از الگوی زمین PCB توصیه‌شده برای تأمین مساحت مسی کافی برای هیت‌سینک استفاده کنید.
• از قرار دادن LED در نزدیکی سایر قطعات تولیدکننده حرارت خودداری کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تهویه کافی در محفظه محصول نهایی وجود دارد.
• LED را در کمترین جریان مستقیم عملی که نیاز روشنایی را برآورده می‌کند، به کار گیرید.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید گسترده ۱۳۰ درجهای، این LED را برای کاربردهایی مناسب میسازد که به روشنایی گسترده و پخششده نیاز دارند، نه یک پرتو متمرکز؛ مانند نور پسزمینه یا نشانگرهای وضعیت که باید از زوایای مختلف قابل مشاهده باشند. برای نور جهتدارتر، اپتیک ثانویه (لنزها یا راهنماهای نوری) مورد نیاز خواهد بود. لنز زرد به عنوان یک فیلتر رنگ عمل میکند، مختصات رنگی را از حالت اصلی سفید پمپ آبی + فسفر تراشه InGaN به مقادیر مشخصشده (x, y) تغییر میدهد که اغلب منجر به ایجاد تن سفید گرمتر میشود.

9. راهنمای مقایسه و انتخاب

ویژگی‌های متمایزکننده اصلی LTW-C181HDS5-GE عبارتند از ارتفاع فوق‌باریک 0.55 میلی‌متر و standard 1.6x0.8mm footprint. هنگام انتخاب یک LED SMD، مهندسان باید موارد زیر را مقایسه کنند:

• Package Size/Height: این دستگاه از باریک‌ترین‌هاست که برای محصولات فوق‌نازک حیاتی است.
• روشنایی (شدت نورانی): بسته S1 روشنایی بالایی نسبت به اندازه خود ارائه می‌دهد.
• زاویه دید: زاویه ۱۳۰ درجه بسیار باز است و برای روشن‌سازی محیطی ایده‌آل می‌باشد.
• یکنواختی رنگ: The multi-parameter binning (V_F, من_V, Hue) امکان تطبیق دقیق در کاربردهایی که از چندین LED استفاده می‌کنند را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان و سازگاری: مطابقت با RoHS و سازگاری با عملیات Reflow IR برای LEDهای SMD مدرن استاندارد است.

برای کاربردهایی که نیاز به حداقل ارتفاع ندارند، اندازه‌های بسته‌بندی دیگر (مانند 3528، 5050) ممکن است خروجی نوری بالاتر یا عملکرد حرارتی بهتری ارائه دهند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

Q1: هدف از کدهای سطوح مختلف (bin codes) چیست؟
A1: تغییرات در فرآیند تولید باعث ایجاد تفاوت‌های جزئی در V_F, روشنایی و رنگ می‌شود. سطل‌بندی (Binning) LEDها را در گروه‌هایی با مشخصات تقریباً یکسان دسته‌بندی می‌کند و به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را تهیه کنند که در مدارشان عملکردی یکنواخت داشته باشند، به ویژه هنگام استفاده از چندین LED در یک آرایه.

Q2: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5V یا 3.3V راه‌اندازی کنم؟
A2: خیر. شما همیشه باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. اتصال مستقیم آن به منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد شده و LED را بلافاصله از بین میبرد. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه و جریان مستقیم مورد نظر خود محاسبه کنید.

Q3: چگونه مختصات رنگی (x=0.284, y=0.272) را تفسیر کنم؟
A3: این مختصات یک نقطه را روی نمودار رنگی CIE 1931 ترسیم میکنند که استاندارد تعریف رنگ است. این نقطه خاص مربوط به یک رنگ سفید با انحراف جزئی است که اغلب به عنوان "سفید سرد" یا "سفید خنثی" درک میشود و تحت تأثیر لنز زرد قرار دارد. رنگ درک شده دقیق همچنین به دمای رنگ مرتبط (CCT) بستگی دارد که میتوان آن را از این مختصات به دست آورد.

Q4: چرا شرایط نگهداری پس از باز کردن بستهبندی اینقدر سختگیرانه است؟
A4: بسته‌بندی‌های SMD می‌توانند رطوبت هوا را جذب کنند. در حین گرمای زیاد فرآیند لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند منجر به ترک خوردن بسته‌بندی یا لایه‌لایه شدن داخلی شود - یک نوع خرابی که به "پاپ کورنینگ" معروف است. رتبه‌بندی MSL و دستورالعمل‌های نگهداری از این اتفاق جلوگیری می‌کنند.

11. معرفی فناوری و روندها

11.1 فناوری LED مبتنی بر InGaN

LTW-C181HDS5-GE از تراشه نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) استفاده می‌کند. InGaN ماده انتخابی برای تولید LEDهای آبی، سبز و سفید با بازدهی بالا است. یک LED سفید معمولاً با پوشش‌دهی یک تراشه آبی InGaN با فسفر زرد ایجاد می‌شود. بخشی از نور آبی توسط فسفر به نور زرد تبدیل می‌شود و ترکیب نور آبی و زرد توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. این روش که به عنوان سفید تبدیل‌شده با فسفر (pc-white) شناخته می‌شود، بسیار کارآمد است و با تنظیم ترکیب فسفر، امکان تنظیم نقطه سفید را فراهم می‌کند.

11.2 روندهای صنعت

روند SMD LED‌ها برای کاربردهای نشانگر و نور پس‌زمینه همچنان به سمت:

• مینیاتوری‌سازی: بسته‌بندی‌های حتی کوچک‌تر و نازک‌تر مانند ارتفاع 0.55 میلی‌متری این دستگاه برای امکان‌پذیر ساختن محصولات نهایی باریک‌تر.
• بازدهی بالاتر: لومن بیشتر در هر وات (lm/W)، کاهش مصرف انرژی برای همان میزان نوردهی.
• بهبود بازتولید رنگ و یکنواختی: تحمل‌های باریک‌تر بسته‌بندی و فناوری‌های جدید فسفر برای تولید نور سفید طبیعی‌تر و یکنواخت‌تر.
• قابلیت اطمینان بهبودیافته: مواد و تکنیک‌های بسته‌بندی بهبودیافته برای مقاومت در برابر دمای لحیم‌کاری بالاتر و محیط‌های عملیاتی سخت‌تر.
• یکپارچه‌سازی: ظهور LEDهایی با مقاومت‌های محدودکننده جریان داخلی یا درایورهای IC درون یک بسته‌بندی بسیار کوچک.

این دیتاشیت معرف قطعه‌ای است که برای پاسخگویی به نیازهای اصلی فشردگی، مونتاژ خودکار و عملکرد قابل اعتماد در طیف گسترده‌ای از لوازم الکترونیکی مصرفی و صنعتی طراحی شده است.