دیتاشیت LED SMD مدل LTSA-G6SVUWETU - نور سفید، لنز زرد - مشخصات الکتریکی و نوری

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک دیود نورافشان نصب سطحی (SMD) با عملکرد بالا را شرح می‌دهد. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار طراحی شده و برای طیف وسیعی از تجهیزات الکترونیکی که کارایی فضا و قابلیت اطمینان در آن‌ها حیاتی است، مناسب می‌باشد. LED دارای منبع نور سفید است که از طریق فناوری InGaN حاصل شده و درون یک لنز به رنگ زرد کپسوله شده است که می‌تواند بر رنگ نهایی درک شده و ویژگی‌های پخش نور تأثیر بگذارد.

مزایای اصلی این قطعه شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS، سازگاری با تجهیزات نصب خودکار و لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز، و تأیید صلاحیت مطابق با استاندارد AEC-Q101 برای قطعات درجه خودرو می‌باشد. بازارهای هدف اصلی آن شامل کاربردهای لوازم جانبی خودرو، الکترونیک قابل حمل، دستگاه‌های محاسباتی و سیستم‌های شبکه است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سانتی‌گراد تعریف شده است. حداکثر اتلاف توان مطلق 900 میلی‌وات است. می‌تواند جریان مستقیم مستقیم را از 5 میلی‌آمپر تا 250 میلی‌آمپر تحمل کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک 500 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. محدوده دمای عملیاتی و انبارداری از 40- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است. توجه به این نکته حیاتی است که این LED برای کار با ولتاژ معکوس طراحی نشده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) برابر 140mA اندازه‌گیری شده‌اند. شدت نور (Iv) محدوده معمولی از 11.2 کاندلا تا 22.0 کاندلا دارد. زاویه دید (2θ1/2)، که نشان‌دهنده زاویه‌ای است که شدت نور نصف مقدار محوری است، معمولاً 120 درجه است که نشان‌دهنده الگوی پرتو گسترده است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً در جریان تست بین 2.8 ولت تا 3.6 ولت قرار می‌گیرد. مختصات رنگی (Cx, Cy) حول نقطه (0.33, 0.34) متمرکز است که نقطه سفید در فضای رنگ CIE را تعریف می‌کند. جریان معکوس (IR) معمولاً در ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت، 2 میکروآمپر است، اگرچه کار معکوس مورد نظر نیست.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مدیریت حرارتی مؤثر برای عملکرد و طول عمر LED حیاتی است. مقاومت حرارتی از اتصال به محیط (RθJA) معمولاً 45 درجه سانتی‌گراد بر وات است که بر روی یک بستر استاندارد FR4 با پد 16 میلی‌متر مربع اندازه‌گیری شده است. مهم‌تر از آن، مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم (RθJS) معمولاً 25 درجه سانتی‌گراد بر وات است که اهمیت طراحی مناسب پد حرارتی PCB را برجسته می‌کند. حداکثر دمای مجاز اتصال (Tj) 150 درجه سانتی‌گراد است.

3. توضیح سیستم باینینگ

LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی به دسته‌هایی (باین) تقسیم می‌شوند تا اطمینان از یکنواختی در کاربرد حاصل شود. کد باین معمولاً به فرمت زیر ارائه می‌شود: Vf / Iv / CIE (مثال: 64/FA/IM).

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (Vf)

LEDها در جریان 140mA به چهار باین ولتاژ دسته‌بندی می‌شوند: باین 24 (2.8-3.0V)، باین 64 (3.0-3.2V)، باین A4 (3.2-3.4V) و باین E4 (3.4-3.6V). تلرانس ±0.1V برای هر باین اعمال می‌شود.

3.2 باینینگ شدت نور (Iv)

سه باین شدت نور در جریان 140mA تعریف شده است: باین FA (11.2-14.0 cd، ~37.8 lm معمولی)، باین FB (14.0-18.0 cd، ~48.0 lm معمولی) و باین GA (18.0-22.0 cd، ~58.0 lm معمولی). تلرانس ±11% برای هر باین اعمال می‌شود.

3.3 باینینگ رنگ (کروماتیسیتی)

نقطه رنگ سفید از طریق باینینگ مختصات کروماتیسیتی CIE به دقت کنترل می‌شود. چندین باین تعریف شده است (مانند GM, HM, IM, JM, KM) با مرزهای چهارضلعی خاص در نمودار CIE 1931 (x, y). هدف معمول حول نقطه (0.33, 0.34) است. تلرانس ±0.01 برای مختصات x و y درون هر باین رنگ حفظ می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده است (مثلاً شکل 2: توزیع فضایی)، منحنی‌های معمول برای چنین LEDهایی رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور (نشان‌دهنده افت زیرخطی در جریان‌های بالا)، ولتاژ مستقیم در مقابل دما، و شدت نسبی در مقابل طول موج (توزیع توان طیفی) را نشان می‌دهد. نمودار توزیع فضایی زاویه دید گسترده 120 درجه را تأیید می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه شدت نور در خارج از محور کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LED در یک فرمت پکیج استاندارد EIA مناسب برای مونتاژ SMD ارائه می‌شود. لیدفریم کاتد به صراحت به عنوان هیت سینک اصلی دستگاه تعیین شده است که برای طراحی چیدمان PCB جهت اطمینان از عملکرد حرارتی بهینه حیاتی است. نقشه‌های ابعادی دقیق، نمای کلی پکیج، فاصله لیدها و اندازه کلی را با تلرانس‌هایی معمولاً در محدوده ±0.1 میلی‌متر مشخص می‌کنند. رنگ لنز زرد است در حالی که نور ساطع شده سفید است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو IR

دیتاشیت یک پروفیل ریفلو مادون قرمز مطابق با J-STD-020 برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب توصیه می‌کند. این پروفیل معمولاً شامل نرخ‌های افزایش دمای خاص، ناحیه پیش‌گرم/خیس‌اندن، زمان بالای مایع (TAL)، دمای پیک و نرخ‌های خنک‌سازی کنترل شده برای جلوگیری از شوک حرارتی به قطعه است.

6.2 طراحی پیشنهادی پد PCB

یک طرح پیشنهادی برای چیدمان پد اتصال برد مدار چاپی ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری قابل اعتماد و اتلاف حرارت مؤثر از پد حرارتی کاتد فراهم شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود. استفاده از مواد شیمیایی نامشخص باید اجتناب شود زیرا ممکن است به پکیج آسیب برساند.

6.4 انبارش و جابجایی

محصول بر اساس JEDEC J-STD-020 در سطح حساسیت رطوبت (MSL) 2 طبقه‌بندی شده است. هنگامی که کیسه ضد رطوبت با ماده خشک‌کننده مهر و موم شده است، انبارداری باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% و با عمر قفسه یک سال انجام شود. پس از باز شدن، قطعات باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند و باید ظرف یک سال تحت لحیم‌کاری ریفلو قرار گیرند. برای انبارداری طولانی‌مدت خارج از بسته‌بندی اصلی، شرایط انبارداری خشک مناسب ضروری است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها در قالب نوار و قرقره سازگار با ماشین‌های برداشت و قراردادن خودکار عرضه می‌شوند. عرض نوار 12 میلی‌متر است که بر روی قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 1000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای باقی‌مانده مشخص شده است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481 است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای روشنایی داخلی و لوازم جانبی خودرو، نور پس‌زمینه برای نشانگرها در الکترونیک مصرفی (تلفن‌ها، لپ‌تاپ‌ها)، نشانگرهای وضعیت در تجهیزات شبکه و روشنایی عمومی در دستگاه‌های فشرده بسیار مناسب است.

8.2 ملاحظات طراحی

مدیریت حرارتی:به دلیل اتلاف توان (تا 900mW) و ارقام مقاومت حرارتی، طراحی یک مسیر حرارتی کافی از پد کاتد به پور مسی PCB یا یک هیت سینک خارجی برای حفظ دمای اتصال زیر 150°C و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار بسیار مهم است.
درایو جریان:یک درایو جریان ثابت نسبت به منبع ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت نور و نقطه رنگ یکنواخت تضمین شود. درایو باید طوری طراحی شود که در محدوده جریان مستقیم DC مشخص شده (5-250mA) کار کند.
طراحی نوری:زاویه دید گسترده 120 درجه آن را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده بدون اپتیک ثانویه دارند، مناسب می‌سازد. برای پرتوهای متمرکز، لنزها یا رفلکتورهای خارجی لازم خواهند بود.

9. مقایسه و تمایز فنی

عوامل تمایز کلیدی برای این LED شامل تأیید صلاحیت AEC-Q101 آن است که آن را برای محیط‌های سختگیرانه خودرویی فراتر از الکترونیک مصرفی پایه مناسب می‌سازد. ترکیب رتبه توان بالا (900mW)، مقاومت حرارتی نسبتاً پایین اتصال به نقطه لحیم (25°C/W) و باینینگ سه‌بعدی دقیق (Vf, Iv, CIE) به طراحان قطعه‌ای با عملکرد قابل پیش‌بینی برای کاربردهای حساس به رنگ و محدود از نظر حرارتی ارائه می‌دهد. تعیین صریح کاتد به عنوان هیت سینک، طراحی مدیریت حرارتی را ساده می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟
ج: نه به طور مستقیم. ولتاژ مستقیم معمولاً بین 2.8 ولت تا 3.6 ولت است. اتصال مستقیم آن به منبع 5 ولت باعث جریان بیش از حد و خرابی فوری می‌شود. باید از یک مقاومت محدودکننده جریان یا ترجیحاً یک مدار درایو جریان ثابت استفاده شود.

س: تفاوت بین شدت نور (cd) و شار نوری (lm) چیست؟
ج: شدت نور، روشنایی LED را در یک جهت خاص اندازه‌گیری می‌کند (کاندلا). شار نوری کل خروجی نور مرئی را در تمام جهات اندازه‌گیری می‌کند (لومن). دیتاشیت معادل لومن معمولی را برای باین‌های شدت نور ارائه می‌دهد، اما مشخصه اصلی به دلیل ماهیت جهت‌دار اندازه‌گیری، شدت نور است.

س: چرا مقاومت حرارتی به نقطه لحیم (RθJS) کمتر از مقاومت به محیط (RθJA) است؟
ج: RθJS مسیر حرارتی از اتصال سیلیکونی مستقیماً به پدهای لحیم روی PCB شما را اندازه‌گیری می‌کند. RθJA شامل مقاومت اضافی از PCB به هوای اطراف است. RθJS برای طراحی مدیریت حرارتی PCB مفیدتر است، زیرا نشان می‌دهد که چیدمان برد شما در بیرون کشیدن گرما از خود LED چقدر مؤثر است.

س: منظور از "طراحی نشده برای کار معکوس" چیست؟
ج: به این معنی است که LED هرگز نباید در شرایط عملیاتی عادی مدار تحت بایاس ولتاژ معکوس قرار گیرد. در حالی که یک جریان معکوس کوچک (2μA در 5V) برای اهداف تست مشخص شده است، اعمال ولتاژ معکوس در یک مدار زنده می‌تواند به دستگاه آسیب برساند.

11. مورد کاربردی عملی

سناریو: نشانگر داشبورد برای یک لوازم جانبی خودرو.
یک طراح برای یک لوازم جانبی جدید خودرویی جانبی نیاز به یک نشانگر وضعیت روشن و قابل اعتماد دارد. او این LED را در باین 64/FA/IM انتخاب می‌کند. یک PCB با یک پور مسی با اندازه سخاوتمندانه متصل به پد کاتد برای هیت سینک طراحی می‌کند. یک مدار جریان ثابت ساده تنظیم شده روی 140mA با استفاده از یک IC درایو پیاده‌سازی می‌شود. زاویه دید گسترده 120 درجه اطمینان می‌دهد که نشانگر از موقعیت‌های مختلف نشستن قابل مشاهده است. تأیید صلاحیت AEC-Q101 اطمینان از توانایی قطعه در تحمل محدوده دمایی و ارتعاش خودرو را فراهم می‌کند. باینینگ خاص، رنگ و روشنایی یکنواخت در تمام واحدهای تولیدی را تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

این یک منبع نور حالت جامد بر اساس یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها درون ناحیه فعال (ساخته شده از مواد InGaN) بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. انتشار اولیه از تراشه InGaN در طیف آبی یا فرابنفش است. برای تولید نور سفید، این انتشار اولیه با استفاده از یک لایه فسفر درون پکیج تبدیل می‌شود. فوتون‌های آبی/فرابنفش فسفرها را برانگیخته می‌کنند که سپس نور را در طیف گسترده‌تری (زرد، قرمز) بازمی‌تابانند و با نور آبی باقی‌مانده مخلوط می‌شوند تا درک نور سفید ایجاد شود. لنز خارجی زرد رنگ به عنوان یک فیلتر/پخش‌کننده نهایی عمل می‌کند و به طور بالقوه دمای رنگ را کمی گرم‌تر کرده و نور را پخش می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای SMD مانند این، به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، شاخص بازده رنگ (CRI) بهبود یافته برای دقت رنگ بهتر و تلرانس‌های باینینگ سخت‌گیرانه‌تر برای کاربردهایی مانند نور پس‌زمینه نمایشگر است. همچنین تلاش مداومی برای چگالی توان بالاتر و پکیج‌های مقاومت حرارتی پایین‌تر برای امکان خروجی‌های روشن‌تر از فوت‌پرینت‌های کوچک‌تر وجود دارد. پذیرش فناوری‌های فسفر جدید و طراحی‌های تراشه با هدف ارائه عملکرد رنگ پایدارتر در طول دما و عمر است. تلاش برای مینیاتوری‌سازی ادامه دارد در حالی که عملکرد نوری و حرارتی حفظ یا بهبود می‌یابد.