دیتاشیت LED SMD مدل LTW-C19BZDS2-NB - چیپ سفید InGaN - 2.5-3.0 ولت - 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل برای LTW-C19BZDS2-NB، یک لامپ LED از نوع دستگاه مونتاژ سطحی (SMD) را ارائه می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ خودکار بر روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهایی که محدودیت فضا یک عامل حیاتی است، مناسب می‌باشد. این LED از یک چیپ سفید فوق‌العاده روشن InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) به عنوان منبع نور خود استفاده می‌کند که درون یک پکیج با لنز زرد و کلاهک سیاه قرار گرفته است. این محصول با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد.

1.1 مزایای اصلی

مزایای اصلی این LED شامل پروفایل فوق‌العاده نازک آن است که ادغام آن در دستگاه‌های باریک را تسهیل می‌کند. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متری) بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات خودکار پیک و پلیس (Pick-and-Place) پرسرعت مورد استفاده در تولید الکترونیک مدرن سازگار است. این دستگاه همچنین برای سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) طراحی شده است که استاندارد مونتاژ فناوری سطحی می‌باشد. مشخصات الکتریکی آن با مدارهای مجتمع (IC) سازگار است که طراحی مدار درایور را ساده می‌کند.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این LED برای طیف گسترده‌ای از تولیدکنندگان تجهیزات الکترونیکی هدف‌گیری شده است. کاربردهای کلیدی آن شامل موارد زیر می‌شود، اما محدود به آن‌ها نیست:

• تجهیزات مخابراتی:نشانگرهای وضعیت روی روترها، مودم‌ها و گوشی‌های تلفن.
• اتوماسیون اداری:نور پس‌زمینه برای صفحه‌کلیدها و کی‌پدها در لپ‌تاپ‌ها، ماشین‌حساب‌ها و پنل‌های کنترل.
• الکترونیک مصرفی و لوازم خانگی:چراغ‌های وضعیت برق، نشانگرهای عملکرد.
• تجهیزات صنعتی:نشانگرهای پنل و چراغ‌های وضعیت ماشین‌آلات.
• نمایشگرهای ریز و نورپردازی نمادین:نورپردازی اطلاعاتی در مقیاس کوچک.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش، تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی عملکرد LED تحت شرایط آزمایش استاندارد (دمای محیط = 25 درجه سانتی‌گراد) را ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر، محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای کارکرد مداوم در نظر گرفته نشده‌اند.

• توان تلفاتی (Pd):70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):20 میلی‌آمپر DC. حداکثر جریان حالت پایدار قابل اعمال.
• جریان مستقیم پیک:100 میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• آستانه تخلیه الکترواستاتیک (ESD) (مدل بدن انسان - HBM):2000 ولت. این رتبه‌بندی مدل بدن انسان نشان‌دهنده سطح متوسطی از حساسیت به ESD است؛ رعایت روش‌های صحیح حمل و نقل الزامی است.
• محدوده دمای کاری:20- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای عملکرد قابل اطمینان.
• محدوده دمای نگهداری:30- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز:مقاوم در برابر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه، که استاندارد فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) است.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکی

این پارامترها تحت شرایط آزمایش مشخص شده (معمولاً IF = 2mA) تضمین می‌شوند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 11.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 45.0 میلی‌کاندلا متغیر است، با مقدار معمول 28.0 میلی‌کاندلا. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):80 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک محوری خود کاهش می‌یابد و گسترش پرتو را تعریف می‌کند.
• مختصات رنگی (x, y):تقریباً (0.31, 0.31) در نمودار رنگی CIE 1931. این مختصات، نقطه سفید رنگ LED را تعریف می‌کند. تلرانس ±0.01 برای این مختصات اعمال می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (VF):بین 2.50 ولت و 3.00 ولت در جریان 2mA، با مقدار معمول 2.70 ولت. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان است.
• ولتاژ معکوس (VR):5.0 ولت تا 9.0 ولت.توجه مهم:این پارامتر تنها برای مشخصه‌یابی آزمایش IR است. دستگاه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال شود.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی (بینینگ)

LEDها پس از تولید بر اساس پارامترهای کلیدی مرتب (بینینگ) می‌شوند تا یکنواختی تضمین شود. کد بین روی بسته‌بندی درج شده است.

3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (VF)

در IF=2mA مرتب‌سازی می‌شود. کدهای بین (10, A10, B10, B11, 12) نشان‌دهنده محدوده‌های ولتاژ افزایشی از 2.50-2.60 ولت تا 2.90-3.00 ولت هستند، با تلرانس ±0.1 ولت برای هر بین.

3.2 رتبه شدت نور (Iv)

در IF=2mA مرتب‌سازی می‌شود. کدهای بین L، M، N نشان‌دهنده محدوده‌های شدت نور هستند: به ترتیب 11.0-18.0 میلی‌کاندلا، 18.0-28.0 میلی‌کاندلا و 28.0-45.0 میلی‌کاندلا، با تلرانس ±15% برای هر بین.

3.3 رتبه رنگ (Hue)

توسط مختصات رنگی (x, y) روی نمودار CIE 1931 در IF=2mA تعریف می‌شود. کدهای بین S1، S2، S3، S5 مناطق چهارضلعی خاصی روی نمودار رنگ را تعریف می‌کنند و اطمینان می‌دهند که LEDهای داخل یک بین، رنگ سفید یکنواختی دارند. تلرانس ±0.01 برای مختصات اعمال می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 5)، تحلیل زیر بر اساس داده‌های جدولی ارائه شده و رفتار استاندارد LED است.

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

ولتاژ مستقیم (VF) در یک جریان آزمایش پایین 2mA مشخص شده است. برای یک LED معمولی InGaN، VF رابطه‌ای لگاریتمی با جریان نشان می‌دهد. کار کردن در حداکثر جریان پیوسته 20mA منجر به VF بالاتری نسبت به مقدار معمول 2.70 ولت ذکر شده در 2mA خواهد شد. طراحان باید برای محاسبه مقاومت سری صحیح یا ولتاژ درایور جریان ثابت، به منحنی کامل I-V مراجعه کرده یا آن را استخراج کنند.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور (Iv) به شدت به جریان مستقیم وابسته است. مقادیر مشخص شده Iv در 2mA هستند. شدت نور معمولاً به صورت فوق خطی با جریان افزایش می‌یابد، قبل از اینکه به دلیل افت حرارتی و راندمان، در جریان‌های بالاتر به اشباع برسد. رتبه حداکثر جریان پیوسته 20mA نشان می‌دهد که دستگاه می‌تواند سخت‌تر از شرایط آزمایش برای خروجی بالاتر راه‌اندازی شود، اما این امر تلفات توان و دمای اتصال را افزایش می‌دهد و ممکن است بر طول عمر و پایداری رنگ تأثیر بگذارد.

4.3 وابستگی به دما

محدوده دمای کاری 20- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد است. مانند همه LEDها، عملکرد این دستگاه به دما حساس است. معمولاً ولتاژ مستقیم (VF) با افزایش دما کاهش می‌یابد (ضریب دمایی منفی). مهم‌تر از آن، خروجی نوری (Iv) عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. برای کاربردهایی که نیاز به خروجی نور پایدار دارند، مدیریت حرارتی PCB و در نظر گرفتن محیط کاری LED ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

دیتاشیت شامل یک نقشه ابعادی دقیق است. نکات کلیدی: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند و تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. فوت‌پرینت فیزیکی به گونه‌ای طراحی شده است که یک پکیج استاندارد EIA برای سازگاری باشد.

5.2 طرح پیشنهادی پد اتصال PCB

یک الگوی لند پیشنهادی (هندسه پد) برای PCB ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری قابل اطمینان و تراز مناسب در طول فرآیند ریفلو حاصل می‌شود. رعایت این توصیه به دستیابی به فیله‌های لحیم خوب و استحکام مکانیکی کمک می‌کند.

5.3 شناسایی قطبیت

نقشه دیتاشیت، نشانه‌های کاتد و آند روی دستگاه را نشان می‌دهد. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ رعایت شود، زیرا اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند به LED آسیب برساند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (فرآیند بدون سرب)

یک پروفایل ریفلو دقیق پیشنهاد شده است. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم (150-200 درجه سانتی‌گراد)، زمان پیش‌گرم (حداکثر 120 ثانیه)، دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد و زمان بالای 260 درجه سانتی‌گراد محدود به حداکثر 10 ثانیه است. LED می‌تواند حداکثر دو بار این پروفایل را تحمل کند. توجه به این نکته بسیار مهم است که پروفایل بهینه به مونتاژ خاص PCB بستگی دارد؛ مشخصه‌یابی در سطح برد توصیه می‌شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید با دمای نوک هویه حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد انجام شود و زمان لحیم‌کاری باید به حداکثر 3 ثانیه محدود شود. این کار باید تنها یک بار انجام شود.

6.3 شرایط نگهداری و حمل و نقل

احتیاط‌های ESD:دستگاه دارای آستانه ESD معادل 2000 ولت (HBM) است. برای جلوگیری از آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک، حمل و نقل با استفاده از مچ‌بند ضد استاتیک و روی تجهیزات دارای اتصال زمین مناسب اجباری است.

حساسیت به رطوبت:LEDها در کیسه‌ای با مانع رطوبت همراه با ماده خشک‌کن بسته‌بندی شده‌اند. پس از باز کردن کیسه اصلی مهر و موم شده، قطعات دارای عمر مفید محدودی در محیط باز (MSL 3) هستند. توصیه می‌شود فرآیند ریفلو مادون قرمز حداکثر تا یک هفته پس از قرارگیری در معرض هوا تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر پس از باز کردن، قبل از لحیم‌کاری به مدت حداقل 20 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخت انجام دهید، یا در یک محیط مهر و موم شده و خشک (مثلاً با ماده خشک‌کن یا نیتروژن) نگهداری کنید.

محیط نگهداری:بسته‌های بازنشده باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شوند. بسته‌های باز شده یا قطعات باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، تنها باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به مواد پکیج آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها بر روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متری) عرضه می‌شوند. تعداد استاندارد در هر قرقره 4000 عدد است. حداقل مقدار بسته‌بندی برای سفارشات باقیمانده 500 عدد موجود است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481 است. نوار دارای یک نوار پوششی برای مهر و موم کردن حفره‌های قطعات است.

7.2 تفسیر شماره قطعه

شماره قطعه LTW-C19BZDS2-NB حاوی اطلاعات کدگذاری شده درباره خانواده محصول، رنگ و انتخاب‌های بین خاص (احتمالاً برای شدت نور و رنگ) است. رمزگشایی دقیق آن اختصاصی است، اما این واریانت خاص را با لنز زرد/کلاهک سیاه و چیپ سفید InGaN شناسایی می‌کند.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

متداول‌ترین روش درایو، استفاده از یک مقاومت سری ساده برای محدود کردن جریان است. مقدار مقاومت (R) به صورت R = (ولتاژ منبع - VF) / IF محاسبه می‌شود، که در آن VF ولتاژ مستقیم در جریان کاری مورد نظر (IF) است. برای جریان ثابت در ولتاژهای VF یا منبع متغیر، استفاده از یک درایور جریان ثابت (خطی یا سوئیچینگ) توصیه می‌شود، به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت دارند.

8.2 مدیریت حرارتی

با حداکثر توان تلفاتی 70 میلی‌وات، طراحی حرارتی برای قابلیت اطمینان مهم است. اطمینان حاصل کنید که PCB دارای مساحت مسی کافی متصل به پدهای LED برای عمل به عنوان هیت‌سینک است. از کار کردن در حداکثر جریان در دمای محیطی بالا بدون ارزیابی دمای اتصال حاصل شده خودداری کنید.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید 80 درجه، یک پرتو پخش وسیع مناسب برای چراغ‌های نشانگر و نور پس‌زمینه که در آن‌ها نیاز به روشنایی یکنواخت در یک ناحیه است، فراهم می‌کند. برای نور متمرکزتر، نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها) خواهد بود.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده‌های کلیدی این LED در کلاس خود، ترکیب چیپ سفید InGaN (که معمولاً راندمان بالاتر و بازسازی رنگ بهتری نسبت به فناوری‌های قدیمی فسفر روی آبی در برخی جنبه‌ها ارائه می‌دهد)، پکیج خاص لنز زرد/کلاهک سیاه آن برای اهداف زیبایی‌شناختی یا فیلتر نوری، و ساختار بینینگ دقیق آن برای یکنواختی رنگ و شدت نور است. رتبه توان 70 میلی‌وات و قابلیت جریان 20 میلی‌آمپر برای LEDهای SMD کوچک استاندارد است و آن را برای استفاده عمومی به عنوان نشانگر قرار می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با منطق 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: بله. با VF معمول 2.7 ولت در 2mA، می‌توان از یک مقاومت سری ساده با منبع 3.3 ولت استفاده کرد. مقدار مقاومت را بر اساس جریان کاری مورد نظر خود محاسبه کنید.

س: تفاوت بین بین‌های شدت نور (L، M، N) چیست؟

ج: آن‌ها سطوح مختلف حداقل خروجی نور تضمین شده را نشان می‌دهند. بین N بالاترین شدت نور (45-28 میلی‌کاندلا) را ارائه می‌دهد، در حالی که بین L کمترین شدت (18-11 میلی‌کاندلا) را دارد. بر اساس نیاز روشنایی کاربرد خود انتخاب کنید.

س: آیا دیود محافظت معکوس لازم است؟

ج: در حالی که LED می‌تواند یک جریان معکوس کوچک (حداکثر 10 میکروآمپر در 5 ولت) را تحمل کند، برای کار در حالت معکوس طراحی نشده است. در مدارهایی که امکان وجود ولتاژ معکوس وجود دارد (مثلاً کوپلینگ AC، بارهای القایی)، استفاده از یک دیود محافظ خارجی به موازات LED (کاتد به آند) به شدت توصیه می‌شود.

س: چگونه مختصات بین رنگ (Hue) را تفسیر کنم؟

ج: بین‌های S1، S2، S3، S5 مناطق روی نمودار رنگ CIE را تعریف می‌کنند. LEDهای داخل یک بین، رنگ سفید بصری مشابهی خواهند داشت. برای کاربردهایی که تطابق رنگ بین چندین LED حیاتی است، مشخص کردن یک بین رنگ تنگ ضروری است.

11. مثال موردی عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک روتر مصرفی.

LED نیاز دارد که وضعیت \"روشن بودن برق\" و \"فعالیت شبکه\" را نشان دهد. یک نور سبز ثابت اغلب برای برق استفاده می‌شود، اما این LED سفید می‌تواند پشت یک دیفیوزر رنگی یا برای زیبایی‌شناسی نور سفید مدرن استفاده شود.

مراحل طراحی:

1. مدار درایو:از خط 3.3 ولت روتر استفاده کنید. یک جریان کاری 10 میلی‌آمپر را برای دید خوب بدون مصرف برق بیش از حد هدف قرار دهید. با فرض VF برابر 2.8 ولت (برآورد محافظه‌کارانه)، مقاومت سری را محاسبه کنید: R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50 اهم. از یک مقاومت استاندارد 51 اهمی استفاده کنید.

2. حرارتی:توان تلفاتی: Pd = VF * IF = 2.8V * 0.01A = 28 میلی‌وات، که به خوبی زیر حداکثر 70 میلی‌وات است.

3. چیدمان PCB:طرح پد پیشنهادی از دیتاشیت را دنبال کنید. مقدار کمی پور مس در اطراف پدها برای دفع حرارت اضافه کنید.

4. انتخاب قطعه:از بین M یا N برای روشنایی کافی سفارش دهید. اگر چندین واحد در مدل‌های مختلف روتر استفاده می‌شود، یک بین رنگ ثابت (مثلاً S2) را مشخص کنید تا تطابق رنگ تضمین شود.

12. معرفی اصل عملکرد

این LED بر اساس یک چیپ نیمه‌هادی ساخته شده از InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در دو سر پیوند p-n این ماده اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص لایه‌های InGaN به گونه‌ای طراحی شده است که نور را در طیف آبی یا نزدیک به فرابنفش ساطع کند. برای ایجاد نور سفید، این تابش اولیه با یک پوشش فسفر داخل پکیج ترکیب می‌شود. فسفر بخشی از نور آبی را جذب کرده و آن را در طول‌موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) بازتاب می‌دهد که با نور آبی باقی‌مانده مخلوط شده و درک نور سفید را ایجاد می‌کند. لنز زرد ممکن است خروجی طیفی را بیشتر تغییر دهد یا پخش نور ایجاد کند.

13. روندها و زمینه فناوری

LEDهای سفید مبتنی بر InGaN نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در نورپردازی حالت جامد هستند. روندهای کلیدی صنعت مرتبط با این قطعه شامل موارد زیر است:

افزایش راندمان:تحقیقات مداوم علم مواد با هدف بهبود راندمان کوانتومی داخلی (IQE) چیپ و راندمان تبدیل فسفر در جریان است که منجر به لومن بر وات (lm/W) بالاتر می‌شود.

کیفیت رنگ:توسعه مخلوط‌های چند فسفری و مواد فسفر جدید برای بهبود شاخص بازسازی رنگ (CRI)، تا نور سفید طبیعی‌تر به نظر برسد.

کوچک‌سازی:تلاش برای الکترونیک مصرفی نازک‌تر و کوچک‌تر، همچنان به سمت LEDهایی با فوت‌پرینت هرچه کوچک‌تر و پروفایل‌های کوتاه‌تر، مانند ویژگی \"فوق‌العاده نازک\" این دستگاه، پیش می‌رود.

قابلیت اطمینان و طول عمر:بهبود مواد بسته‌بندی و مدیریت حرارتی در حال افزایش طول عمر عملیاتی LEDهای SMD است و آن‌ها را برای کاربردهای سخت‌تر مناسب می‌سازد. دستورالعمل‌های دقیق نگهداری و حمل و نقل در این دیتاشیت، نشان‌دهنده تمرکز صنعت بر حفظ قابلیت اطمینان در طول زنجیره تأمین است.