دیتاشیت SMD LED مدل LTSA-S020ZWETA - منبع نور سفید با لنز زرد - 30mA - 100mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات ال ای دی SMD مدل LTSA-S020ZWETA را شرح می‌دهد. این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهای با محدودیت فضا در بخش‌های مختلف تجهیزات الکترونیکی مناسب است.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• بسته‌بندی شده در نوار 12 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای جابجایی خودکار.
• پیش‌شرط‌سازی شده مطابق با سطح حساسیت رطوبت JEDEC (MSL) 2a.
• مطابق با استاندارد AEC-Q101 Rev D برای قطعات نیمه‌هادی گسسته.
• پکیج استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک).
• سطح درایو سازگار با مدارهای مجتمع (I.C.).
• سازگار با تجهیزات استاندارد Pick-and-Place خودکار.
• مناسب برای فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR).

1.2 کاربردها

این ال ای دی برای استفاده در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی در نظر گرفته شده است. دیتاشیت به طور خاص کاربردهای آن در وسایل نقلیه مهندسی برای عملکردهای جانبی را ذکر می‌کند. ویژگی‌های عمومی آن را برای الکترونیک مصرفی، نشانگرها و نور پس‌زمینه مناسب می‌سازد، جایی که یک منبع نور سفید با خروجی متمایل به زرد مورد نیاز است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):100 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):50 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms) برای مدیریت تنش حرارتی مشخص می‌شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته برای عملکرد مطمئن است.
• محدوده دمای کاری (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیطی که قطعه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد. محدوده دمایی برای نگهداری در حالت غیرفعال.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط استاندارد 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده و عملکرد معمول قطعه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):180 - 450 میلی‌کاندلا در جریان تست (I_F) برابر 2 میلی‌آمپر. این میزان روشنایی درک شده در یک جهت خاص را اندازه می‌گیرد. محدوده وسیع نشان‌دهنده استفاده از یک سیستم دسته‌بندی است (به بخش 3 مراجعه کنید).
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (روی محور) کاهش می‌یابد و نشان‌دهنده الگوی دید گسترده است.
• مختصات رنگی (x, y):x=0.3197, y=0.3131 در I_F=2 میلی‌آمپر. این مختصات CIE 1931 نقطه رنگ نور سفید را روی نمودار کروماتیسیتی تعریف می‌کنند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.25 - 2.95 ولت در I_F=2 میلی‌آمپر. افت ولتاژ دو سر ال ای دی هنگام عبور جریان. یک سیستم دسته‌بندی نیز در اینجا اعمال می‌شود.
• ولتاژ معکوس (V_Z):6 - 8 ولت در I_Z=10 میلی‌آمپر. این ولتاژ زنر یا شکست است.مهم:قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف تست IR است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت. جریان نشتی کوچک هنگام اعمال بایاس معکوس.
• ولتاژ تحمل ESD:2000 ولت (مدل بدن انسان). این نشان‌دهنده سطح متوسطی از محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، ال ای دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. LTSA-S020ZWETA از یک سیستم سه‌کدی استفاده می‌کند: Vf / Iv / Color (مثلاً E3 / S2 / LL).

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (Vf)

ال ای دی‌ها بر اساس ولتاژ مستقیم در 2 میلی‌آمپر در دسته‌هایی (E1 تا E7) طبقه‌بندی می‌شوند. هر دسته محدوده‌ای 0.1 ولتی دارد، با تلرانس کلی ±0.1 ولت برای هر دسته. به عنوان مثال، دسته E3 محدوده Vf از 2.45 ولت تا 2.55 ولت را پوشش می‌دهد.

3.2 دسته‌بندی شدت نور (Iv)

ال ای دی‌ها بر اساس روشنایی در 2 میلی‌آمپر در دسته‌هایی (S1, S2, T1, T2) مرتب می‌شوند. این دسته‌ها سطوح شدت نور فزاینده را نشان می‌دهند، که دسته T2 بالاترین خروجی (355-450 میلی‌کاندلا) را ارائه می‌دهد. تلرانس هر دسته ±11٪ است.

3.3 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

این پیچیده‌ترین پارامتر دسته‌بندی است. ال ای دی‌ها بر اساس مختصات کروماتیسیتی CIE (x, y) اندازه‌گیری شده در 2 میلی‌آمپر مرتب می‌شوند. دیتاشیت جدولی دقیق با کدهای دسته (مانند JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK) ارائه می‌دهد که توسط مناطق چهارضلعی روی نمودار کروماتیسیتی تعریف شده‌اند. هر منطقه توسط چهار نقطه مختصات (x, y) مشخص شده است. تلرانس فام (رنگ) درون یک دسته ±0.01 است. معمولاً یک نمودار کروماتیسیتی برای تجسم این دسته‌ها گنجانده می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه معمول برای کمک به درک طراحی است.

4.1 توزیع فضایی

یک نمودار قطبی (شکل 2) الگوی تابش فضایی ال ای دی را نشان می‌دهد. زاویه دید 120 درجه توسط این منحنی تأیید می‌شود و نشان می‌دهد که شدت نور چگونه با زاویه از محور مرکزی تغییر می‌کند. این برای کاربردهایی که نیاز به الگوهای روشنایی خاصی دارند بسیار مهم است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

ال ای دی مطابق با طرح استاندارد پکیج SMD است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه، فاصله پایه‌ها و ارتفاع کلی می‌شود. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند با تلرانس معمولی ±0.2 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. رنگ لنز زرد است، در حالی که ماده چیپ منبع نور InGaN است که نور سفید تولید می‌کند.

5.2 پد اتصال PCB پیشنهادی

یک دیاگرام Footprint ارائه شده است که طرح پیشنهادی پد مسی روی PCB را برای لحیم‌کاری مطمئن نشان می‌دهد. این شامل اندازه، شکل و فاصله پدها برای اطمینان از تشکیل صحیح اتصال لحیم در حین بازجریان و چسبندگی مکانیکی خوب است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری بازجریانی IR

یک پروفیل بازجریانی مادون قرمز پیشنهادی برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است که با استاندارد J-STD-020 همسو است. این پروفیل پارامترهای حیاتی برای کوره بازجریان را تعریف می‌کند: دمای پیش‌گرم و زمان، نرخ افزایش دما، دمای پیک، زمان بالای مایع (TAL) و نرخ خنک‌سازی. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به پکیج ال ای دی ضروری است.

6.2 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از مواد شیمیایی مشخص شده استفاده شود. دیتاشیت غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه را توصیه می‌کند. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به مواد پکیج ال ای دی آسیب برسانند.

6.3 شرایط نگهداری

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. محصول در بسته‌بندی ضد رطوبت اصلی خود با جاذب رطوبت، عمر قفسه‌ای یک سال دارد.
• بسته باز شده:برای قطعاتی که از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند، محیط نگهداری نباید از 30°C و 60% RH تجاوز کند. اکیداً توصیه می‌شود که این قطعات "عمر کف کارخانه" ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از در معرض قرارگیری، تحت لحیم‌کاری بازجریانی IR قرار گیرند تا از آسیب ناشی از رطوبت ("پاپ کورن شدن") در حین بازجریان جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

ال ای دی‌ها در نوار حامل برجسته استاندارد صنعتی عرضه می‌شوند.

• عرض نوار:12 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ.
• تعداد در هر قرقره:2000 عدد.
• حداقل تعداد بسته‌بندی:500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• بسته‌بندی مطابق با مشخصات EIA-481-1-B است. نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده و حداکثر مجوز دو قطعه مفقود متوالی وجود دارد.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این ال ای دی برای چراغ‌های نشانگر عمومی، نمایشگرهای وضعیت و نور پس‌زمینه در الکترونیک مصرفی و صنعتی مناسب است. ذکر خاص آن در لوازم جانبی وسایل نقلیه مهندسی نشان‌دهنده استفاده در نشانگرهای داشبورد، نور پس‌زمینه پنل کنترل یا نورپردازی لوازم جانبی خارجی است که در آن نور سفید متمایل به زرد برای زیبایی شناسی یا نیازهای عملکردی خاص مورد نظر است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید. مستقیماً به منبع ولتاژ وصل نکنید. حداکثر جریان مستقیم پیوسته DC 30 میلی‌آمپر است.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 100mW)، اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی می‌تواند به حفظ دمای اتصال پایین‌تر کمک کند و طول عمر و خروجی نور پایدار را تقویت کند.
• احتیاط‌های ESD:اگرچه برای 2kV HBM درجه‌بندی شده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد هنگام کار با ESD در حین مونتاژ رعایت شود.
• طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه پراکندگی گسترده‌ای فراهم می‌کند. برای نور متمرکز، اپتیک ثانویه (لنزها، راهنماهای نور) مورد نیاز خواهد بود.

9. احتیاط‌ها و نکات قابلیت اطمینان

ال ای دی‌های توصیف شده برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده‌اند. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ایمنی حمل و نقل)، مشاوره و صلاحیت‌یابی خاص فراتر از این دیتاشیت استاندارد اجباری است. قطعه برای کار با ولتاژ معکوس در مدار کاربردی طراحی نشده است.

10. مقایسه و جایگاه فنی

این ال ای دی خود را به عنوان یک قطعه SMD همه‌کاره و مقرون به صرفه معرفی می‌کند. تمایزهای کلیدی شامل ترکیب رنگ خاص سفید با لنز زرد، ارجاع صلاحیت به AEC-Q101 (رایج در زمینه خودرو) و پیش‌شرط‌سازی به MSL 2a برای بهبود مقاومت در برابر رطوبت در حین لحیم‌کاری است. در مقایسه با ال ای دی‌های فوق‌پرنور یا با زاویه دید باریک، ترکیب متعادلی از روشنایی کافی، زاویه دید بسیار گسترده و ویژگی‌های قابلیت اطمینان استاندارد مناسب برای کاربردهای تجاری انبوه ارائه می‌دهد.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین رنگ لنز و رنگ منبع چیست؟

ج: رنگ منبع (سفید، از چیپ InGaN) نوری است که به طور داخلی تولید می‌شود. لنز زرد به عنوان یک فیلتر/مواد پوششی عمل می‌کند و نور منتشر شده نهایی را رنگ‌آمیزی می‌کند که منجر به ظاهری سفید گرم یا سفید مایل به زرد می‌شود.

س: چگونه دسته مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنم؟

ج: برای کاربردهایی که یکنواختی رنگ حیاتی است (مانند آرایه‌های چند ال ای دی)، یک دسته رنگ تنگ (مانند LL) و به طور بالقوه یک دسته Vf تنگ را مشخص کنید. برای نشانگرهای تکی که روشنایی مطلق کلیدی است، یک دسته Iv بالاتر (T1 یا T2) را مشخص کنید. توزیع‌کننده شما می‌تواند دسته‌های موجود در انبار را ارائه دهد.

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را با 30mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، 30mA حداکثر جریان مستقیم پیوسته DC درجه‌بندی شده است. با این حال، برای طول عمر بهینه و در نظر گرفتن افزایش دمای محیط، اغلب راه‌اندازی با جریان پایین‌تر (مثلاً 20mA) توصیه می‌شود و همچنان برای بسیاری از کاربردها روشنایی کافی را فراهم می‌کند.

س: چرا شرایط نگهداری پس از باز کردن بسته اینقدر سختگیرانه است (168 ساعت)؟

ج: پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طول فرآیند لحیم‌کاری بازجریانی با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ کورن شدن") شود. عمر کف کارخانه 168 ساعته حداکثر زمان ایمن قرارگیری در معرض هوا برای قطعات درجه‌بندی شده MSL 2a است، قبل از اینکه باید مجدداً پخت شوند تا رطوبت زدایی شوند.

12. موردکاوی عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک کنترلر صنعتی.پنل به چندین ال ای دی برای نشان دادن وضعیت برق، خطا و آماده به کار نیاز دارد. طراح LTSA-S020ZWETA را به دلیل زاویه دید گسترده آن انتخاب می‌کند تا دید از زوایای مختلف در اتاق کنترل را تضمین کند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی و رنگ در همه نشانگرها، طراح یک دسته شدت نور واحد (مثلاً T2) و یک دسته رنگ واحد (مثلاً LL) را در لیست مواد (BOM) مشخص می‌کند. یک جریان ثابت 20mA برای هر ال ای دی انتخاب می‌شود، با استفاده از یک مقاومت ساده محاسبه شده از Vf معمولی (از دسته Vf انتخاب شده، مثلاً 2.5 ولت E3) و ولتاژ تغذیه. چیدمان PCB از طرح پد پیشنهادی پیروی می‌کند و کارخانه مونتاژ از پروفیل بازجریانی IR بدون سرب ارائه شده استفاده می‌کند. قطعات در طول عمر کف کارخانه 168 ساعته پس از باز کردن بسته استفاده می‌شوند.

13. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که هنگام عبور جریان الکتریکی از خود نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. در LTSA-S020ZWETA، ناحیه فعال از مواد نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته شده است که برای ساطع کردن فوتون‌ها در طیف آبی/فرابنفش طراحی شده‌اند. یک لایه فسفر درون پکیج بخشی از این نور اولیه را جذب کرده و آن را به عنوان نور زرد مجدداً ساطع می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل شده منجر به درک نور سفید می‌شود. لنز اپوکسی بیرونی با رنگ زرد بیشتر دمای رنگ را تغییر می‌دهد و محافظت محیطی و شکل‌دهی مکانیکی پرتو نور را فراهم می‌کند.

14. روندهای فناوری

صنعت اپتوالکترونیک همچنان در چندین حوزه کلیدی مرتبط با چنین قطعاتی پیشرفت می‌کند: افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی)، بهبود شاخص بازآفرینی رنگ (CRI) برای ال ای دی‌های سفید و قابلیت اطمینان بالاتر تحت شرایط محیطی سخت (دمای بالاتر، رطوبت). روندهای بسته‌بندی شامل مینیاتوری‌سازی، بسترهای مدیریت حرارتی بهبود یافته و کنترل نوری دقیق‌تر یکپارچه شده در پکیج است. علاوه بر این، تلاش قوی‌ای برای سطوح بالاتر استانداردسازی در تست، دسته‌بندی و صلاحیت‌یابی قابلیت اطمینان (مانند AEC-Q101) برای پاسخگویی به نیازهای بازارهای خودرو و صنعتی وجود دارد.