دیتاشیت LED SMD مدل LTST-T680QEWT - لنز سفید پخش‌کننده، منبع قرمز AlInGaP - 50mA، 2.4V، 120mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED نصب سطحی (SMD) را تشریح می‌کند که برای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده است. این قطعه با ابعاد مینیاتوری خود شناخته می‌شود و برای کاربردهای با محدودیت فضایی در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS، بسته‌بندی مناسب برای فرآیندهای مونتاژ خودکار (نوار 8 میلی‌متری روی قرقره 7 اینچی) و سازگاری با تکنیک‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز است. طراحی آن با مدارهای مجتمع (IC) سازگار است و ادغام در مدارهای دیجیتال مدرن را تسهیل می‌کند. قطعه مطابق با استانداردهای JEDEC Level 3 پیش‌شرط‌سازی شده است که قابلیت اطمینان آن را برای کاربردهای سخت‌افزاری افزایش می‌دهد.

کاربردهای هدف آن شامل مخابرات، اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی می‌شود. این قطعه به طور خاص برای استفاده به عنوان نشانگر وضعیت، برای اهداف روشنایی سیگنال و نماد و برای نور پس‌زمینه پنل جلویی در نظر گرفته شده است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

تمامی رتبه‌بندی‌ها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• توان اتلافی:120 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که دستگاه می‌تواند به صورت گرما بدون تخریب تلف کند.
• جریان مستقیم پیک:100 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای مدیریت بار حرارتی مجاز است.
• جریان مستقیم DC:50 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای است که برای عملکرد مطمئن توصیه می‌شود.
• ولتاژ معکوس:5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس فراتر از این حد می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. عملکرد دستگاه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه می‌تواند بدون تخریب در این محدوده‌ها نگهداری شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این مشخصات در Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) 20mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (IV):از حداقل 560 میلی‌کاندلا تا حداکثر 1400 میلی‌کاندلا متغیر است، با مقادیر معمول در این محدوده. اندازه‌گیری با استفاده از یک سنسور و فیلتر انجام می‌شود که منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE را تقریب می‌زند.
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده، مشخصه لنز پخش‌کننده است که توزیع نور گسترده و یکنواختی را فراهم می‌کند.
• طول موج تابش پیک (λP):633 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):از 618 نانومتر تا 630 نانومتر متغیر است، با مقدار معمول 624 نانومتر. این پارامتر رنگ درک‌شده LED (قرمز) را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.
• ولتاژ مستقیم (VF):در IF=20mA از 1.8 ولت تا 2.4 ولت متغیر است، با تلرانس ±0.1V. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار درایو است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5V.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

شدت نور LEDها در دسته‌های خاصی مرتب‌سازی می‌شود تا یکنواختی در کاربردها تضمین شود. دسته‌بندی به شرح زیر تعریف شده است، اندازه‌گیری شده در 20mA:

• کد دسته U2:560 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 710 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• کد دسته V1:710 میلی‌کاندلا تا 900 میلی‌کاندلا
• کد دسته V2:900 میلی‌کاندلا تا 1120 میلی‌کاندلا
• کد دسته W1:1120 میلی‌کاندلا تا 1400 میلی‌کاندلا

یک تلرانس ±11% برای هر دسته شدت اعمال می‌شود. این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خاص خود را انتخاب کنند و در محصولاتی که از چندین LED استفاده می‌کنند، یکنواختی بصری را تضمین کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمول اشاره می‌کند که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ضروری هستند. در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در متن بازتولید نشده‌اند، منحنی‌هایی که معمولاً در چنین اسنادی گنجانده می‌شوند، موارد زیر را تحلیل می‌کنند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، تا حداکثر محدودیت‌های رتبه‌بندی شده، افزایش می‌یابد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:ویژگی I-V دیود را نشان می‌دهد که برای مدیریت حرارتی و طراحی درایور حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای پیوندگاه را نشان می‌دهد که برای کاربردهای با دمای بالا یا جریان بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که طول موج‌های پیک و غالب و عرض طیفی را نشان می‌دهد.

این منحنی‌ها به مهندسان اجازه می‌دهد تا عملکرد را در شرایط کاری واقعی فراتر از نقطه آزمایش استاندارد 25°C و 20mA پیش‌بینی کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی و شناسایی قطبیت

دستگاه مطابق با یک بسته‌بندی استاندارد SMD موسسه EIA است. نکات ابعادی کلیدی شامل: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر است و تلرانس عمومی ±0.2 میلی‌متر می‌باشد، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. محصول دارای یک لنز سفید پخش‌کننده با منبع نور قرمز AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است. کاتد معمولاً توسط یک علامت روی بسته‌بندی یا یک هندسه پد خاص در نمودار جای‌پا شناسایی می‌شود. طرح پد اتصال PCB توصیه شده برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز یا فاز بخار ارائه شده است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی تضمین شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو توصیه شده

برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free)، پروفیلی مطابق با J-STD-020B توصیه می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل:

• دمای پیش‌گرم:150–200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 10 ثانیه (حداکثر دو سیکل ریفلو مجاز است).

برای لحیم‌کاری دستی با هویه، حداکثر دمای نوک نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند، با زمان لحیم‌کاری حداکثر 3 ثانیه فقط برای یک عملیات. پیروی از مشخصات سازنده خمیر لحیم و انجام مشخصه‌سازی ویژه برد بسیار مهم است، زیرا طراحی‌های مختلف نیاز به پروفیل‌های سفارشی دارند.

6.2 شرایط نگهداری

نگهداری مناسب برای جلوگیری از جذب رطوبت ضروری است، که می‌تواند باعث \"پاپ کورن شدن\" یا ترک خوردن در حین ریفلو شود.

• بسته‌بندی مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شود. ظرف یک سال از بسته‌بندی با ماده خشک‌کن استفاده شود.
• بسته‌بندی باز شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. قطعات باید ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از در معرض قرار گرفتن، ریفلو شوند.
• نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک خشک‌کن نیتروژنی نگهداری شود.
• بازپخت:اگر بیش از 168 ساعت در معرض هوا قرار گرفته‌اند، قبل از لحیم‌کاری به مدت حداقل 48 ساعت در حدود 60 درجه سانتی‌گراد بازپخت شوند.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از حلال‌های الکلی مانند اتانول یا ایزوپروپیل الکل استفاده شود. LED را در دمای معمولی کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور کنید. از مایعات شیمیایی نامشخص استفاده نکنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

دستگاه در بسته‌بندی استاندارد صنعتی برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شود:

• نوار:نوار حامل به عرض 8 میلی‌متر.
• قرقره:قرقره به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد:2000 قطعه در هر قرقره.
• مهر و موم جیب:جیب‌های خالی قطعات با یک نوار پوشش بالا مهر و موم می‌شوند.
• قطعات مفقود:طبق مشخصات بسته‌بندی (ANSI/EIA 481)، حداکثر دو قطعه مفقود متوالی (لامپ) مجاز است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول و ملاحظات طراحی

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود. راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی از یک منبع جریان واحد بدون مقاومت‌های جداگانه توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصه ولتاژ مستقیم (VF) هر LED باعث تفاوت‌های قابل توجهی در تقسیم جریان و در نتیجه روشنایی خواهد شد. یک مقاومت سری جریان هر دستگاه را به طور مستقل تثبیت می‌کند.

8.2 احتیاط‌های تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

مانند اکثر دستگاه‌های نیمه‌هادی، این LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. در طول مونتاژ و جابجایی باید از رویه‌های استاندارد کنترل ESD پیروی شود تا از آسیب پنهان یا فاجعه‌بار جلوگیری شود. این شامل استفاده از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ و ظروف رسانا است.

9. احتیاط‌ها و کاربرد مورد نظر

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی مانند تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و لوازم خانگی طراحی و در نظر گرفته شده است. این قطعه به طور خاص برای کاربردهایی که قابلیت اطمینان استثنایی مورد نیاز است، طراحی یا واجد شرایط نشده است، به ویژه در مواردی که خرابی می‌تواند زندگی یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، کنترل حمل و نقل، سیستم‌های پزشکی/پشتیبان حیات، دستگاه‌های ایمنی حیاتی). برای چنین کاربردهایی، مشورت با سازنده قبل از طراحی الزامی است.

10. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده‌های کلیدی این قطعه در ترکیب خاص لنز سفید پخش‌کننده با چیپ قرمز AlInGaP نهفته است. لنز پخش‌کننده یک زاویه دید گسترده و یکنواخت فراهم می‌کند که برای کاربردهای نشانگر که دید از زوایای متعدد مهم است، ایده‌آل است. سیستم مواد AlInGaP به دلیل بازدهی بالا و پایداری در طیف رنگ قرمز/نارنجی/کهربایی در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP شناخته شده است. بسته‌بندی برای سازگاری با خطوط مونتاژ SMT خودکار با حجم بالا، از جمله فرآیندهای سخت‌گیرانه ریفلو مادون قرمز طراحی شده است که یک عامل حیاتی برای ساخت الکترونیک مدرن است.

11. سوالات متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 50mA راه‌اندازی کنم؟

پ: بله، 50mA حداکثر جریان مستقیم DC رتبه‌بندی شده است. اطمینان حاصل کنید که مدیریت حرارتی مناسب (مانند مساحت کافی مس PCB برای هیت‌سینک) به ویژه در دمای محیط بالاتر وجود دارد، زیرا اتلاف توان در حداکثر خود خواهد بود (VF * IF).

س: چرا یک سیستم دسته‌بندی برای شدت نور وجود دارد؟

پ: تغییرات ساخت باعث تفاوت‌های جزئی در خروجی نور می‌شود. دسته‌بندی LEDها را در گروه‌هایی با عملکرد مشابه مرتب می‌کند و به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با روشنایی یکنواخت برای محصول خود تهیه کنند و از تغییرات قابل توجه بین واحدها جلوگیری کنند.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پ: طول موج پیک (λP) جایی است که توان طیفی در بالاترین حد است. طول موج غالب (λd) طول موج تک‌رنگ نور است که با رنگ درک‌شده LED مطابقت دارد. λd برای مشخصات رنگ در کاربردها مرتبط‌تر است.

س: محدودیت 168 ساعته پس از باز کردن کیسه رطوبت‌گیر چقدر حیاتی است؟

پ: بسیار مهم است. تجاوز از این زمان بدون بازپخت، خطر آسیب بسته‌بندی ناشی از رطوبت در حین فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا را به همراه دارد که ممکن است منجر به لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک شود.

12. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.پنل نیاز به چندین LED قرمز برق و فعالیت دارد که از زوایای مختلف قابل مشاهده باشند. طراح LTST-T680QEWT را به دلیل زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای و لنز سفید پخش‌کننده آن انتخاب می‌کند که ظاهری نرم و یکنواخت روشن ایجاد می‌کند. با استفاده از ولتاژ مستقیم معمول ~2.1V در 20mA از دیتاشیت و منبع تغذیه سیستم 5V، مقدار مقاومت سری محاسبه می‌شود: R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 اهم. یک مقاومت استاندارد 150 اهم انتخاب می‌شود. هر LED روی پنل مقاومت 150 اهم مخصوص خود را دارد که به یک پین GPIO روی میکروکنترلر متصل است و روشنایی یکنواخت را صرف نظر از تغییرات جزئی VF بین LEDهای منفرد تضمین می‌کند. طراح کد دسته V1 (710-900 میلی‌کاندلا) را مشخص می‌کند تا روشنایی کافی و یکنواخت را تضمین کند.

13. معرفی اصل عملکرد

این LED یک دستگاه فوتونیک نیمه‌هادی است. هسته آن یک چیپ ساخته شده از مواد AlInGaP است که یک پیوندگاه p-n را تشکیل می‌دهد. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از آستانه پیوندگاه اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در سراسر پیوندگاه تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص لایه‌های AlInGaP شکاف انرژی را تعیین می‌کند که طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند - در این مورد، قرمز. نور تولید شده از یک لنز اپوکسی محصورکننده عبور می‌کند. خاصیت \"سفید پخش‌کننده\" لنز با افزودن ذرات پراکنده به اپوکسی به دست می‌آید که جهت پرتوهای نور خارج شده از چیپ را تصادفی می‌کند و در نتیجه یک الگوی پرتو گسترده و غیرجهتی به جای یک نورافکن باریک ایجاد می‌کند.

14. روندهای فناوری

روند کلی در فناوری LED SMD به سمت بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی)، بهبود ثبات و یکنواختی رنگ و اندازه بسته‌بندی کوچکتر که امکان طراحی‌های با چگالی بالاتر را فراهم می‌کند، ادامه دارد. همچنین تمرکز بر افزایش قابلیت اطمینان تحت تنش دمایی و جریان بالاتر برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهای خودرویی و صنعتی وجود دارد. حرکت به سمت مواد بدون سرب و بدون هالوژن مطابق با مقررات زیست‌محیطی جهانی اکنون استاندارد است. علاوه بر این، ادغام با درایورهای هوشمند و مدارهای کنترلی درون ماژول‌ها یک حوزه توسعه مستمر است که فراتر از قطعات گسسته ساده حرکت می‌کند.