دیتاشیت LED SMD مدل LTSA-E67RUWETU - سفید InGaN، لنز زرد - 50mA، 170mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی LTSA-E67RUWETU یک LED پرنور و مونتاژ سطحی است که برای فرآیندهای مونتاژ خودکار و کاربردهای با محدودیت فضا طراحی شده است. این محصول دارای یک منبع نور سفید با استفاده از فناوری InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است که درون یک پکیج با لنز به رنگ زرد قرار گرفته است. این ترکیب به گونه‌ای مهندسی شده است که نیازهای تجهیزات الکترونیکی مدرن را برای راه‌حل‌های روشنایی قابل اعتماد و فشرده برآورده کند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این LED با سازگاری با تجهیزات Pick-and-Place خودکار و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) مشخص می‌شود که آن را برای تولید انبوه ایده‌آل می‌کند. بازارهای هدف اصلی آن شامل الکترونیک مصرفی، سیستم‌های شبکه و به ویژه، کاربردهای لوازم جانبی خودرو است. این قطعه مطابق با استاندارد AEC-Q101 (نسخه D) واجد شرایط است که نشان‌دهنده مناسب بودن آن برای محیط‌های خودرویی است که قابلیت اطمینان قطعه در آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. ویژگی‌های اضافی شامل مطابقت با RoHS، بسته‌بندی روی نوار 8 میلی‌متری درون قرقره‌های 7 اینچی و پیش‌شرط‌سازی مطابق با سطح حساسیت رطوبت JEDEC سطح 2a است که پایداری در طول ذخیره‌سازی و مونتاژ را تضمین می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

بررسی دقیق مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی برای طراحی صحیح مدار و مدیریت حرارتی بسیار مهم است.

2.1 رتبه‌بندی حداکثر مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (DC) 50 میلی‌آمپر است. در شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)، جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر مجاز است. حداکثر اتلاف توان 170 میلی‌وات است. دستگاه برای محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس درجه‌بندی شده است. تجاوز از این محدودیت‌ها، به ویژه دمای اتصال، می‌تواند منجر به خرابی فاجعه‌بار یا تخریب قابل توجه در خروجی نور و طول عمر شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

در دمای Ta=25°C و جریان آزمایش استاندارد (IF) برابر با 30mA اندازه‌گیری شده است، دستگاه شدت نور معمولی را از حداقل 1800 mcd تا حداکثر 3550 mcd نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً بین 2.8V تا 3.4V قرار دارد، با تلرانس اعلام شده ±0.1V برای هر باین ولتاژ. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نصف مقدار محوری است، 120 درجه است که نشان‌دهنده الگوی انتشار نور گسترده و پخش است. مختصات رنگی به صورت x=0.3197، y=0.3131 در نمودار CIE 1931 مشخص شده است که نقطه سفید آن را تعریف می‌کند. جریان معکوس (IR) در VR=5V حداکثر 10 µA است و ولتاژ تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD) با استفاده از مدل بدن انسان (HBM) 2000V است. توجه به این نکته حیاتی است که دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ شرایط آزمایش ولتاژ معکوس صرفاً برای اهداف اطلاعاتی است.

2.3 مشخصات حرارتی

مدیریت حرارتی مؤثر برای عملکرد و طول عمر LED ضروری است. مقاومت حرارتی از اتصال به محیط (RθJA) معمولاً 280 درجه سلسیوس بر وات است که روی یک زیرلایه FR4 با ضخامت 1.6mm و پد مسی 16mm² اندازه‌گیری شده است. مهم‌تر از آن، مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم (RθJS) 130 درجه سلسیوس بر وات است. این مقدار پایین‌تر برای طراحی مرتبط‌تر است زیرا مسیر اصلی هدایت حرارت از تراشه LED به برد مدار چاپی (PCB) را نشان می‌دهد. حداکثر دمای مطلق اتصال (TJ) 125 درجه سلسیوس است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که دمای اتصال عملیاتی، که با استفاده از اتلاف توان و مقاومت‌های حرارتی محاسبه می‌شود، به خوبی زیر این حد باقی بماند تا قابلیت اطمینان تضمین شود.

3. توضیح سیستم باینینگ

ال ای دی LTSA-E67RUWETU از یک سیستم باینینگ جامع برای دسته‌بندی واحدها بر اساس ولتاژ مستقیم (VF)، شدت نور (IV) و مختصات رنگ استفاده می‌کند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با عملکرد یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (VF)

واحدها در سه باین ولتاژ دسته‌بندی می‌شوند: H (2.8V - 3.0V)، J (3.0V - 3.2V) و K (3.2V - 3.4V). برای هر باین تلرانس ±0.1V اعمال می‌شود. انتخاب LEDها از یک باین VF یکسان به اطمینان از توزیع جریان یکنواخت هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند کمک می‌کند.

3.2 باینینگ شدت نور (IV)

باین‌های شدت، سطوح روشنایی یکنواخت را تضمین می‌کنند. باین‌ها عبارتند از: X1 (1800 - 2240 mcd)، X2 (2240 - 2800 mcd) و Y1 (2800 - 3550 mcd). در هر باین تلرانس ±11% اعمال می‌شود. این امر امکان درجه‌بندی بر اساس نیازهای خروجی را فراهم می‌کند که به طور بالقوه بر هزینه و انتخاب برای سطوح مختلف محصول تأثیر می‌گذارد.

3.3 باینینگ مختصات رنگ

پیچیده‌ترین جنسه، باینینگ رنگ است. دیتاشیت جدولی دقیق از مختصات رنگی ارائه می‌دهد که چندین ناحیه چهارضلعی (باین) را روی نمودار CIE 1931 تعریف می‌کند، مانند LL، LK، ML، MK، NL، NK و غیره. هر باین توسط چهار نقطه مختصات (x, y) تعریف می‌شود. نقطه رنگ معمولی (x=0.3197، y=0.3131) درون چندین از این باین‌ها قرار می‌گیرد (مثلاً LL، LK، ML). برای مختصات رنگ درون یک باین تلرانس ±0.01 مشخص شده است. این کنترل دقیق برای کاربردهایی که یکنواختی رنگ در آن‌ها حیاتی است، مانند خوشه‌های نشانگر یا نور پس‌زمینه که در آن چندین LED به طور همزمان دیده می‌شوند، بسیار مهم است.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد پکیج و قطبیت

این LED مطابق با طرح استاندارد پکیج SMD موسسه EIA است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند با تلرانس کلی ±0.2 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. یک نکته طراحی حیاتی این است که لیدفریم آند همچنین به عنوان هیت‌سینک اصلی LED عمل می‌کند. این بدان معناست که پد آند روی PCB باید با جرم حرارتی کافی طراحی شود و احتمالاً به وایاهای حرارتی یا لایه‌ها متصل شود تا گرما را به طور مؤثر دفع کند. شناسایی صحیح آند و کاتد در طول چیدمان برای عملکرد صحیح و عملکرد حرارتی بهینه ضروری است.

4.2 پد اتصال PCB توصیه شده

دیتاشیت شامل نموداری برای طرح پد لحیم توصیه شده روی PCB برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز است. رعایت این ابعاد، اتصال لحیم قابل اعتماد، تراز صحیح و انتقال حرارت مؤثر از پد حرارتی LED (آند) به PCB را تضمین می‌کند.

4.3 بسته‌بندی نوار و قرقره

برای مونتاژ خودکار، LEDها روی نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر که روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. نکات کلیدی شامل موارد زیر است: جیب‌های خالی قطعه با نوار پوششی مهر و موم می‌شوند و حداکثر دو قطعه (لامپ) گمشده متوالی در هر قرقره مجاز است. درک فاصله نوار و ابعاد قرقره برای برنامه‌ریزی تجهیزات مونتاژ خودکار ضروری است.

5. راهنمای لحیم‌کاری، مونتاژ و جابجایی

5.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو IR

یک پروفیل ریفلو پیشنهادی برای فرآیندهای لحیم بدون سرب ارائه شده است که با استاندارد J-STD-020 همسو است. این پروفیل معمولاً شامل مراحل پیش‌گرم، خیساندن حرارتی، ریفلو (با محدودیت دمای پیک) و خنک‌سازی است. پیروی از پروفیل توصیه شده سازنده برای جلوگیری از شوک حرارتی، نقص اتصال لحیم یا آسیب به ساختار داخلی LED و لنز اپوکسی بسیار مهم است.

5.2 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری مورد نیاز است، فقط باید از مواد شیمیایی مشخص شده استفاده شود. دیتاشیت غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه را توصیه می‌کند. استفاده از مواد شیمیایی نامشخص یا خورنده می‌تواند به ماده پکیج LED آسیب برساند و منجر به تغییر رنگ، ترک خوردگی یا لایه‌لایه شدن شود.

5.3 ذخیره‌سازی و حساسیت رطوبتی

این محصول مطابق با JEDEC J-STD-020 به عنوان سطح حساسیت رطوبت (MSL) 2a طبقه‌بندی شده است. این بدان معناست که کیسه ضد رطوبت مهر و موم شده (با ماده خشک‌کننده در داخل) پس از باز شدن در شرایط ذخیره‌سازی ≤ 30°C / 60% RH، عمر مفید 4 هفته دارد. برای ذخیره‌سازی بلندمدت قبل از استفاده، کیسه‌های مهر و موم شده باید در دمای 30 درجه سلسیوس یا کمتر و رطوبت نسبی 70% یا کمتر نگهداری شوند. LEDها در بسته‌بندی ضد رطوبت مهر و موم شده، دوره استفاده توصیه شده یک ساله دارند. عدم رعایت این احتیاطات می‌تواند منجر به پدیده \"پاپ کورن\" در طول ریفلو شود، جایی که رطوبت جذب شده تبخیر شده و پکیج را می‌ترکاند.

6. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است، از جمله اما نه محدود به: تلفن‌های بی‌سیم و همراه، لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه و کاربردهای مختلف لوازم جانبی خودرو (مانند نورپردازی داخلی، نور پس‌زمینه سوئیچ، نشانگرهای وضعیت). صلاحیت AEC-Q101 آن، آن را به گزینه‌ای برای الکترونیک خودرویی غیر بحرانی از نظر ایمنی تبدیل می‌کند.

6.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده (2.8-3.4V) است، بنابراین طراحی برای حداکثر VF اطمینان می‌دهد که LED هنگام اتصال به یک منبع ولتاژ ثابت از رتبه جریان خود تجاوز نمی‌کند.
• مدیریت حرارتی:آند مسیر حرارتی است. پد آند PCB را با مساحت مسی کافی طراحی کنید. از وایاهای حرارتی برای اتصال به لایه‌های زمین/توان داخلی یا زیرین برای پخش حرارت استفاده کنید. دمای اتصال مورد انتظار را با استفاده از P_Dissipated = VF * IF و ΔT = RθJS * P_Dissipated محاسبه کنید.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 2kV HBM درجه‌بندی شده است، اما پیاده‌سازی اقدامات استاندارد محافظت ESD روی ورودی‌های PCB و در طول جابجایی به عنوان یک روش خوب در نظر گرفته می‌شود، به ویژه در محیط‌های غیرکنترل‌شده.

6.3 هشدارهای مهم

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که این LEDها برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده‌اند. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند که در آن خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ایمنی حمل و نقل)، مشورت با سازنده قبل از طراحی الزامی است. این یک سلب مسئولیت استاندارد است که مورد استفاده مورد نظر قطعه را برجسته می‌کند.

7. بررسی عمیق و تحلیل فنی

7.1 اصل عملکرد

ال ای دی LTSA-E67RUWETU از یک تراشه نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور سفید استفاده می‌کند. معمولاً این امر با استفاده از یک دی InGaN منتشرکننده نور آبی که با فسفر زرد پوشش داده شده است، حاصل می‌شود. بخشی از نور آبی توسط فسفر به نور زرد تبدیل می‌شود؛ مخلوط نور آبی و زرد توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. لنز خارجی به رنگ زرد ممکن است برای تغییر بیشتر دمای رنگ یا پخش خروجی نور، ایجاد رنگ نهایی درک شده مشخص شده توسط مختصات رنگی، عمل کند.

7.2 تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت شامل یک منحنی توزیع فضایی (الگوی تابش) (شکل 2) است. این منحنی به صورت گرافیکی شدت نور را به عنوان تابعی از زاویه دید نشان می‌دهد و مشخصه زاویه دید 120 درجه را تأیید می‌کند. این منحنی یک توزیع شبه لامبرتی نشان می‌دهد که برای LEDهای دارای لنز پخش رایج است، جایی که شدت در 0 درجه (روی محور) بیشترین است و به سمت لبه‌ها به آرامی کاهش می‌یابد.

7.3 پاسخ به سوالات فنی رایج

س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً با 3.3V راه‌اندازی کنم؟

پ: بدون یک مکانیسم محدودکننده جریان، به طور قابل اعتماد خیر. از آنجایی که VF می‌تواند تا 3.4V بالا باشد، یک منبع 3.3V ممکن است برخی از واحدها در باین‌های ولتاژ بالاتر (باین K) را روشن نکند. برای واحدهایی با VF پایین‌تر (مثلاً 2.9V)، اعمال مستقیم 3.3V باعث جریان بیش از حد می‌شود که به طور بالقوه از حداکثر 50mA تجاوز کرده و به LED آسیب می‌رساند. همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید.

س: چگونه کدهای باین رنگ مانند \"LL\" یا \"MK\" را تفسیر کنم؟

پ: اینها برچسب‌های دلخواه برای چهارضلعی‌های خاص روی نمودار رنگی CIE هستند که در جدول باین رنگ تعریف شده‌اند. آن‌ها نمایانگر گروه‌های تنگ نقاط رنگ هستند. برای ظاهر یکنواخت در یک مجموعه، LEDهایی با کد باین رنگ یکسان را مشخص کرده و استفاده کنید.

س: اهمیت مقدار RθJS که کمتر از RθJA است چیست؟

پ: RθJA شامل مقاومت از اتصال به نقطه لحیم به علاوه مقاومت از PCB به هوای محیط است. RθJS عملکرد پکیج LED و اتصال آن به برد را جدا می‌کند. RθJS پایین‌تر به این معنی است که خود LED نسبتاً در انتقال گرما به PCB کارآمد است. عملکرد نهایی خنک‌کنندگی به شدت به طراحی PCB (مساحت مس، لایه‌ها، جریان هوا) بستگی دارد.