دیتاشیت LED SMD مدل LTST-T680KFWT - نارنجی AlInGaP با پخش‌کننده سفید - 30mA - 72mW - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک LED از نوع نصب سطحی (SMD) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای مونتاژ خودکار بر روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهای با محدودیت فضا مناسب است. اندازه مینیاتوری و سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد مونتاژ، امکان ادغام آن در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی را فراهم می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل مطابقت با مقررات RoHS، بسته‌بندی روی نوار 8 میلی‌متری داخل قرقره‌های 7 اینچی برای جابجایی خودکار، و سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز است. این قطعه برای سازگاری با مدارهای مجتمع (IC) طراحی شده است. دستگاه از پیش مطابق با استاندارد حساسیت رطوبتی JEDEC Level 3 شرط‌دهی شده است. کاربردهای هدف آن شامل مخابرات، اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی می‌شود. مصارف خاص شامل نشانگرهای وضعیت، چراغ‌های سیگنال و نمادها، و نور پس‌زمینه پنل جلویی است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

این بخش تجزیه‌وتحلیل دقیقی از محدودیت‌های عملیاتی و ویژگی‌های عملکرد دستگاه تحت شرایط آزمایش استاندارد ارائه می‌دهد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود. مقادیر کلیدی شامل حداکثر اتلاف توان 72 میلی‌وات، جریان مستقیم 30 میلی‌آمپر و جریان مستقیم پیک 80 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) است. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 40- تا 85+ درجه سلسیوس و محدوده دمای نگهداری 40- تا 100+ درجه سلسیوس درجه‌بندی شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اندازه‌گیری شده در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر، دستگاه عملکرد معمول زیر را نشان می‌دهد. شدت نور (Iv) محدوده وسیعی از حداقل 140.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 450.0 میلی‌کاندلا دارد که مقادیر خاص آن توسط رتبه بینیگ تعیین می‌شود. دارای زاویه دید وسیع (2θ1/2) 120 درجه است. طول موج اوج تابش (λP) تقریباً 609 نانومتر است و طول موج غالب (λd) معمولاً در 605 نانومتر قرار دارد که درک رنگ نارنجی آن را تعریف می‌کند. نیم‌عرض خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) در جریان آزمایش از 1.8 ولت تا 2.4 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر در هنگام اعمال ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت مشخص شده است، اگرچه دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی (بینیگ)

برای اطمینان از یکنواختی در کاربرد، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص ولتاژ، روشنایی و رنگ را برآورده می‌کنند.

3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (VF)

LEDها در سه دسته ولتاژ (D2, D3, D4) با محدوده‌های 1.8-2.0 ولت، 2.0-2.2 ولت و 2.2-2.4 ولت به ترتیب، اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر، دسته‌بندی می‌شوند. در هر دسته، تلرانس ±0.1 ولت اعمال می‌شود.

3.2 رتبه شدت نور (IV)

روشنایی در پنج دسته (R2, S1, S2, T1, T2) طبقه‌بندی می‌شود. حداقل شدت نور از 140.0 میلی‌کاندلا (R2) تا 355.0 میلی‌کاندلا (T2) متغیر است که حداکثرهای متناظر تا 450.0 میلی‌کاندلا می‌رسد. تلرانس ±11٪ اعمال می‌شود.

3.3 رتبه طول موج غالب (WD)

رنگ، که توسط طول موج غالب تعریف می‌شود، در چهار دسته (P, Q, R, S) مرتب می‌شود که محدوده 600 نانومتر تا 612 نانومتر را پوشش می‌دهد. تلرانس طول موج غالب ±1 نانومتر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در سند منبع ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاه‌هایی رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم (منحنی IV)، تغییرات شدت نور با دمای محیط و توزیع توان طیفی که طول موج اوج و عرض طیفی را نشان می‌دهد، نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد و برای طراحی مدار ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی و شناسایی قطبیت

LED در یک بسته‌بندی استاندارد EIA عرضه می‌شود. نقشه‌های ابعادی دقیق طول، عرض، ارتفاع و موقعیت پایه‌ها را مشخص می‌کنند. کاتد معمولاً توسط یک علامت روی بسته‌بندی یا یک هندسه پد خاص شناسایی می‌شود. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.2 میلی‌متر ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

5.2 طرح پیشنهادی پد اتصال PCB

یک طرح الگوی لند برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار توصیه می‌شود. این الگو اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم، تخلیه حرارتی و پایداری مکانیکی در حین و پس از فرآیند مونتاژ را تضمین می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل پیشنهادی ریفلو IR

برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب، یک پروفیل مطابق با J-STD-020B پیشنهاد می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم، زمان تعریف شده بالاتر از نقطه مایع و حداکثر دمای مجاز که از 260 درجه سلسیوس تجاوز نکند، می‌شود. کل زمان در محدوده 5 درجه سلسیوس حداکثر دما باید محدود شود. از آنجایی که متغیرهای طراحی برد بر پروفیل حرارتی تأثیر می‌گذارند، توصیه می‌شود برد به طور خاص مشخصه‌یابی شود.

6.2 شرایط نگهداری

کیسه‌های حساس به رطوبت بازنشده باید در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی (RH) ≤70٪ نگهداری شوند و دوره توصیه شده استفاده ظرف یک سال است. پس از باز شدن، قطعات باید در دمای ≤30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤60٪ نگهداری شوند. توصیه می‌شود ریفلو IR ظرف 168 ساعت پس از باز کردن کیسه تکمیل شود. برای نگهداری فراتر از این دوره، پخت در حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 48 ساعت قبل از مونتاژ توصیه می‌شود.

6.3 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 معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی آسیب برسانند.

6.4 روش راه‌اندازی

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از شدت نور پایدار و طول عمر، آن‌ها باید توسط یک منبع جریان ثابت یا با یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری هنگام استفاده از منبع ولتاژ راه‌اندازی شوند. جریان مستقیم نباید از حداکثر مقدار مطلق DC یعنی 30 میلی‌آمپر تجاوز کند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و جابجایی

قطعات روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری که با نوار پوشش مهر و موم شده، عرضه می‌شوند و روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481 است. حداقل مقدار بسته‌بندی برای مقادیر باقی‌مانده 500 قطعه اعمال می‌شود. ابعاد دقیق جیب نوار و قرقره ارائه شده است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای نشانگر وضعیت در الکترونیک مصرفی (تلفن‌ها، لپ‌تاپ‌ها، لوازم خانگی)، نور پس‌زمینه پنل‌های جلویی و نمادها و روشنایی عمومی سطح پایین در تابلوها بسیار مناسب است. زاویه دید وسیع آن برای کاربردهایی که دید از زوایای متعدد مهم است، مؤثر است.

8.2 ملاحظات طراحی

مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی می‌تواند به حفظ دمای اتصال پایین‌تر، حفظ خروجی نوری و طول عمر کمک کند.
محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت متناسب با ولتاژ تغذیه و جریان مستقیم مورد نظر (≤30mA) استفاده کنید.
محافظت ESD:در حین جابجایی و مونتاژ باید احتیاط‌های استاندارد ESD رعایت شود.
طراحی نوری:لنز "پخش‌کننده سفید" یک انتشار نور نرم و زاویه‌باز ایجاد می‌کند. برای نور متمرکز یا جهت‌دار، ممکن است اپتیک ثانویه مورد نیاز باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر LED، استفاده از ماده AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای منبع نارنجی معمولاً بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری در طول موج و خروجی نسبت به برخی دیگر از سیستم‌های مواد برای رنگ‌های محدوده قرمز-نارنجی-کهربایی ارائه می‌دهد. ترکیب آن با لنز پخش‌کننده سفید، ظاهر نارنجی یکنواخت و نرمی ایجاد می‌کند که آن را از LEDهای با لنز شفاف که نقطه داغ متمرکز و شدیدتری دارند، متمایز می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟
ج: طول موج اوج، طول موج واحدی است که در آن توان نوری تابش شده حداکثر است. طول موج غالب، طول موج واحد نور تک‌رنگی است که با رنگ درک شده LED در مقایسه با نور سفید مرجع مطابقت دارد. طول موج غالب برای مشخصه‌گذاری رنگ مرتبط‌تر است.

س: آیا می‌توانم این LED را به طور مداوم با 30mA راه‌اندازی کنم؟
ج: مقدار حداکثر مطلق 30mA DC را به عنوان حد بالایی مشخص می‌کند. برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت، معمولاً LEDها را زیر حداکثر درجه‌بندی خود راه‌اندازی می‌کنند، اغلب در 20mA همانطور که در شرایط آزمایش استفاده شده است، تا طول عمر افزایش یابد و اثرات حرارتی مدیریت شود.

س: چرا مشخصه جریان معکوس مهم است اگر دستگاه برای کار معکوس طراحی نشده است؟
ج: این مشخصه عمدتاً برای اهداف آزمایش (تست IR) است و مشخصه نشتی دستگاه را نشان می‌دهد. تأکید می‌کند که اعمال ولتاژ معکوس می‌تواند باعث جریان یافتن و احتمالاً آسیب به LED شود، بنابراین طراحی مدار باید از بایاس معکوس جلوگیری کند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر چند وضعیتی.یک طراح به سه سطح روشنایی متمایز (کم، متوسط، زیاد) برای یک نشانگر وضعیت نارنجی روی دستگاهی که از ریل 5 ولت تغذیه می‌شود، نیاز دارد. با استفاده از LED مدل T680KFWT از دسته روشنایی T2 (355-450 میلی‌کاندلا)، می‌توانند روشنایی زیاد را با راه‌اندازی در 20mA به دست آورند. برای متوسط و کم، می‌توانند از مدولاسیون عرض پالس (PWM) در فرکانسی به اندازه کافی بالا برای جلوگیری از سوسو زدن قابل مشاهده (مثلاً >100 هرتز) با چرخه وظیفه به ترتیب 50٪ و 10٪ استفاده کنند. این کار ثبات رنگ را حفظ می‌کند در حالی که روشنایی درک شده تغییر می‌کند. مقدار مقاومت سری ساده به صورت R = (5V - VF) / 0.020A محاسبه می‌شود. با استفاده از VF معمولی 2.0 ولت (از دسته D2)، R = (5-2)/0.02 = 150 اهم. یک مقاومت 150 اهمی، 1/8 وات کافی خواهد بود.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای نورافشان دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که از طریق الکترولومینسانس نور ساطع می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون آزاد می‌شود. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی شکاف باند ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. در این دستگاه، از AlInGaP برای تولید فوتون در محدوده طول موج نارنجی (~605 نانومتر) استفاده می‌شود. لنز اپوکسی با ذرات پخش‌کننده آمیخته شده است تا نور را پراکنده کند و یک الگوی تابش وسیع‌تر و یکنواخت‌تر ایجاد کند.

13. روندها و تحولات صنعت

روند کلی در LEDهای SMD همچنان به سمت بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر بر وات الکتریکی)، بهبود ثبات رنگ از طریق رتبه‌بندی دقیق‌تر و افزایش قابلیت اطمینان است. همچنین تمرکز بر توسعه بسته‌بندی‌هایی است که بتوانند پروفیل‌های ریفلو دمای بالاتر مورد نیاز برای لحیم‌کاری بدون سرب و مونتاژ با سایر قطعات را تحمل کنند. مینیاتوری‌سازی همچنان یک محرک کلیدی است، همراه با ادغام با الکترونیک کنترل. اصول روشنایی حالت جامد، از جمله بازده و طول عمر، همچنان LEDها را به راه‌حل غالب برای کاربردهای نشانگر و روشنایی در تمام بخش‌ها تبدیل می‌کند.