دیتاشیت LED SMD مدل LTST-C990KSKT-BL - ابعاد 3.2x2.8x1.9 میلی‌متر - ولتاژ 1.8-2.4 ولت - توان 62.5 میلی‌وات - رنگ زرد - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل LTST-C990KSKT-BL را ارائه می‌دهد که یک لامپ LED از نوع نصب سطحی (SMD) است. این قطعه برای مونتاژ خودکار بر روی برد مدار چاپی (PCB) طراحی شده و برای کاربردهایی با محدودیت فضا در طیف وسیعی از الکترونیک مصرفی و صنعتی ایده‌آل است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل ابعاد بسیار کوچک، روشنایی بالا ناشی از چیپ نیمه‌هادی AlInGaP و سازگاری کامل با ماشین‌آلات پیک اند پلیس خودکار و فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) است. این قطعه مطابق با استانداردهای RoHS طراحی شده است. کاربردهای هدف آن متنوع بوده و شامل تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم و همراه)، دستگاه‌های اتوماسیون اداری مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه، لوازم خانگی و تابلوها یا نمادهای روشنایی داخلی می‌شود. مصارف خاص شامل نور پس‌زمینه کی‌پد یا صفحه کلید، نشانگرهای وضعیت، نمایشگرهای میکرو و چراغ‌های سیگنال عمومی است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

بخش‌های زیر پارامترهای حیاتی الکتریکی، نوری و حرارتی که محدوده عملکرد LED را تعریف می‌کنند، به تفصیل شرح می‌دهند.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدوده‌هایی را مشخص می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند. در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سانتی‌گراد: حداکثر جریان مستقیم پیوسته (IF) برابر 25 میلی‌آمپر است. قطعه می‌تواند جریان پیک مستقیم بالاتری معادل 60 میلی‌آمپر را تحمل کند، اما تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. حداکثر ولتاژ معکوس مجاز (VR) برابر 5 ولت است. تلفات توان کل نباید از 62.5 میلی‌وات تجاوز کند. محدوده دمای کاری از 30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که محدوده دمای انبار از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد گسترش می‌یابد. این قطعه می‌تواند لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه را تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکال

این مشخصات تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C, IF=20 mA) اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد معمول هستند. شدت نور (Iv)، که معیاری از روشنایی درک شده است، از حداقل 450.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 1120.0 میلی‌کاندلا متغیر است. زاویه دید، که به صورت 2θ1/2 (جایی که شدت نور نصف مقدار محوری است) تعریف می‌شود، 75 درجه است که نشان‌دهنده الگوی پرتوی نسبتاً گسترده‌ای است. طول موج اوج تابش (λP) به طور معمول 591.0 نانومتر است. طول موج غالب (λd)، که نقطه رنگ درک شده را در نمودار رنگ‌سنجی CIE تعریف می‌کند، بین 584.5 نانومتر تا 594.5 نانومتر مشخص شده است که آن را به طور قطع در ناحیه زرد طیف قرار می‌دهد. پهنای نیم‌ارتفاع خط طیفی (Δλ) تقریباً 15 نانومتر است. ولتاژ مستقیم (VF) در جریان 20 میلی‌آمپر از 1.8 ولت تا 2.4 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) در ولتاژ 5 ولت حداکثر 10 میکروآمپر است.

2.3 ملاحظات حرارتی

اگرچه به صورت صریح در منحنی‌های موجود در متن ارائه شده جزئیات داده نشده است، اما حداکثر تلفات توان 62.5 میلی‌وات و محدوده دمای کاری مشخص شده، پارامترهای حرارتی کلیدی هستند. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که چیدمان PCB و محیط کاربرد، امکان اتلاف حرارت کافی را فراهم می‌کنند تا دمای اتصال در محدوده ایمن باقی بماند، زیرا تجاوز از ریتینگ‌های حداکثر باعث کاهش عملکرد و طول عمر می‌شود.

3. توضیح سیستم رتبه‌بندی باین

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای اندازه‌گیری شده در دسته‌هایی به نام "باین" مرتب می‌شوند. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ ولتاژ مستقیم (VF)

برای نوع زرد، ولتاژ مستقیم در جریان آزمایش 20 میلی‌آمپر در دو باین دسته‌بندی می‌شود: باین F2 (1.80 ولت تا 2.10 ولت) و باین F3 (2.10 ولت تا 2.40 ولت). تلرانس هر باین ±0.1 ولت است. انتخاب LEDها از یک باین VF یکسان، به حفظ توزیع جریان یکنواخت هنگامی که چندین قطعه به صورت موازی متصل می‌شوند، کمک می‌کند.

3.2 باینینگ شدت نور (Iv)

شدت نور در دو باین دسته‌بندی می‌شود: باین U (450.0 میلی‌کاندلا تا 710.0 میلی‌کاندلا) و باین V (710.0 میلی‌کاندلا تا 1120.0 میلی‌کاندلا). تلرانس ±15% از محدوده باین است. این امکان انتخاب بر اساس سطوح روشنایی مورد نیاز را فراهم می‌کند، که باین V خروجی بالاتری ارائه می‌دهد.

3.3 باینینگ فام (طول موج غالب)

طول موج غالب، که سایه دقیق رنگ زرد را تعیین می‌کند، به چهار باین تقسیم می‌شود: باین H (584.5 نانومتر تا 587.0 نانومتر)، باین J (587.0 نانومتر تا 589.5 نانومتر)، باین K (589.5 نانومتر تا 592.0 نانومتر) و باین L (592.0 نانومتر تا 594.5 نانومتر). تلرانس هر باین ±1 نانومتر است. این باینینگ دقیق برای کاربردهایی که نیاز به تطابق رنگ دقیق دارند، مانند نمایشگرهای چند LED یا نشانگرهای وضعیتی که یکنواختی رنگ در آن‌ها بسیار مهم است، حیاتی می‌باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

اگرچه منحنی‌های گرافیکی خاص در متن اشاره شده اما نمایش داده نشده‌اند، نمودارهای معمول برای چنین قطعه‌ای شامل موارد زیر خواهد بود که بینش عمیق‌تری از عملکرد تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهد.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان عبوری از LED و افت ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان (مانند مقاومت سری یا درایور جریان ثابت) جهت اطمینان از عملکرد پایدار در سطح روشنایی مورد نظر بدون تجاوز از ریتینگ حداکثر جریان، ضروری است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه معمولاً در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بالاتر به اشباع می‌رسد. کارکرد نزدیک به حداکثر جریان DC ممکن است روشنایی بالاتری ارائه دهد اما می‌تواند بازده را کاهش داده و افت لومن را در طول زمان تسریع کند.

4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

این منحنی مشخصه، تأثیر منفی افزایش دمای اتصال بر خروجی نور را نشان می‌دهد. با افزایش دما، شدت نور به طور کلی کاهش می‌یابد. درک این کاهش ریتینگ برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا عمل می‌کنند، جهت اطمینان از حفظ روشنایی کافی، حیاتی است.

4.4 توزیع طیفی

یک نمودار طیفی، توان تابشی نسبی ساطع شده را به عنوان تابعی از طول موج نشان می‌دهد که حول پیک 591 نانومتر با پهنای نیم‌ارتفاع حدود 15 نانومتر متمرکز است. این نمودار، تابش تک‌رنگ زرد چیپ AlInGaP را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LED در یک پکیج استاندارد SMD مطابق با EIA قرار گرفته است. ابعاد کلیدی شامل طول 3.2 میلی‌متر، عرض 2.8 میلی‌متر و ارتفاع 1.9 میلی‌متر است. تمامی تلرانس‌های ابعادی ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این قطعه دارای لنز گنبدی شفاف است که در دستیابی به زاویه دید 75 درجه کمک می‌کند.

5.2 چیدمان پیشنهادی پد اتصال PCB

یک الگوی لند پیشنهادی (فوت‌پرینت) برای طراحی PCB ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری قابل اعتماد و تراز مکانیکی مناسب حاصل شود. رعایت این هندسه پد توصیه شده برای دستیابی به فیله‌های لحیم خوب و جلوگیری از پدیده "تومب‌ستونینگ" در حین رفلو، بسیار مهم است.

5.3 شناسایی قطبیت

ترمینال کاتد (منفی) معمولاً بر روی بدنه قطعه علامت‌گذاری شده است، اغلب توسط یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه برش‌خورده روی لنز یا پکیج. جهت‌گیری صحیح قطبیت باید در حین مونتاژ رعایت شود تا عملکرد صحیح تضمین گردد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز

برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free)، یک پروفایل رفلو خاص توصیه می‌شود. حداکثر دمای بدنه نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان بالای 260 درجه سانتی‌گراد باید حداکثر به 10 ثانیه محدود شود. قطعه فقط باید حداکثر تحت دو سیکل رفلو تحت این شرایط قرار گیرد. یک مرحله پیش‌گرم بین 150 درجه سانتی‌گراد تا 200 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 120 ثانیه توصیه می‌شود تا شوک حرارتی به حداقل برسد. این پارامترها با استانداردهای JEDEC همسو هستند تا اتصالات لحیم قابل اعتماد بدون آسیب به پکیج LED تضمین شوند.

6.2 دستورالعمل لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید در 300 درجه سانتی‌گراد یا کمتر نگه داشته شود. زمان تماس برای هر اتصال لحیم باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود و این عمل فقط باید یک بار برای هر اتصال انجام شود تا از انتقال حرارت بیش از حد به دی نیمه‌هادی جلوگیری شود.

6.3 شرایط نگهداری

کیف‌های بسته‌بندی شده حساس به رطوبت (MSL 3) که باز نشده‌اند باید در دمای ≤ 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) ≤ 90% نگهداری شده و ظرف یک سال استفاده شوند. پس از باز کردن بسته‌بندی مهر و موم شده اصلی، LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 60% نگهداری شوند. اکیداً توصیه می‌شود فرآیند رفلو IR ظرف یک هفته پس از باز کردن بسته‌بندی تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، قطعات باید در یک ظرف دربسته همراه با ماده خشک‌کن یا در یک دسیکاتور پُر شده با نیتروژن نگهداری شوند. در صورت نگهداری بیش از یک هفته خارج از بسته‌بندی اصلی، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در دمای تقریبی 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 20 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده \"پاپ کورن\" در حین رفلو جلوگیری شود.

6.4 روش‌های تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های الکلی مشخص شده مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) یا اتیل الکل استفاده شود. LED باید در دمای اتاق معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا پکیج آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) و مطابق با استانداردهای ANSI/EIA-481، در نوار حامل برجسته‌دار عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 3000 قطعه است. ابعاد حفره‌های نوار به گونه‌ای طراحی شده است که قطعه 3.2x2.8 میلی‌متری را به طور ایمن نگه دارد. یک نوار پوششی رویی، حفره‌ها را می‌بندد. حداکثر تعداد مجاز قطعات مفقود شده متوالی در نوار، دو عدد است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای سفارشات باقی‌مانده موجود است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

LED باید با یک جریان ثابت یا از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان که به صورت سری با یک منبع ولتاژ متصل شده است، راه‌اندازی شود. مقدار مقاومت سری (R_s) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_s = (V_supply - V_F) / I_F، که در آن V_F ولتاژ مستقیم LED در جریان مورد نظر I_F (مثلاً 20 میلی‌آمپر) است. استفاده از حداکثر V_F برابر 2.4 ولت، اطمینان می‌دهد که مقاومت به صورت محافظه‌کارانه اندازه‌گیری شده تا جریان را تحت تمام شرایط باین محدود کند.

8.2 ملاحظات و احتیاط‌های طراحی

حساسیت به ESD:این LED به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. کنترل‌های مناسب ESD باید در حین جابجایی و مونتاژ اعمال شوند، از جمله استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، زیراندازهای ضد استاتیک و تجهیزات ایمن در برابر ESD.
کنترل جریان:هرگز LED را بدون محدودیت جریان مستقیماً به یک منبع ولتاژ متصل نکنید، زیرا این امر باعث جریان بیش از حد، گرمایش فوری و خرابی فاجعه‌بار خواهد شد.
مدیریت حرارت:اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB، تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند، به ویژه هنگام کار در حداکثر جریان DC یا نزدیک به آن. از قرار دادن LED در نزدیکی سایر منابع حرارتی قابل توجه خودداری کنید.
محدوده کاربرد:این قطعه برای تجهیزات الکترونیکی عمومی طراحی شده است. برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند خطر مستقیمی برای جان یا ایمنی ایجاد کند، مانند هوانوردی، تجهیزات پزشکی پشتیبان حیات یا سیستم‌های کنترل حیاتی حمل و نقل، بدون مشورت و تأیید صلاحیت قبلی، ریتینگ نشده است.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTST-C990KSKT-BL از طریق استفاده از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای چیپ نورانی، خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP استاندارد، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر (تا 1120 میلی‌کاندلا) برای یک جریان معین می‌شود. لنز شفاف، در مقابل لنز پخش‌کننده یا رنگی، استخراج نور را به حداکثر رسانده و در زاویه دید مشخص 75 درجه نقش دارد. سازگاری کامل آن با فرآیندهای مونتاژ SMT خودکار با حجم بالا، از جمله پروفایل‌های رفلو IR قوی، آن را به انتخابی مقرون‌به‌صرفه و قابل اعتماد برای تولید الکترونیک مدرن تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟
ج: طول موج اوج (λP) طول موج واحدی است که در آن توان نوری ساطع شده حداکثر است (معمولاً 591 نانومتر). طول موج غالب (λd) از مختصات رنگ CIE مشتق شده و نشان‌دهنده طول موج واحد یک نور تک‌رنگ خالص است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد (584.5-594.5 نانومتر). λd برای مشخصه‌گذاری رنگ مرتبط‌تر است.

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟
ج: بله، اما استفاده از یک مقاومت سری اجباری است. با استفاده از حداکثر V_F برابر 2.4 ولت و I_F هدف 20 میلی‌آمپر، مقدار مقاومت خواهد بود: R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 اهم. یک مقاومت استاندارد 47 اهم انتخاب مناسبی خواهد بود که منجر به جریان کمی کمتر می‌شود.

س: چرا باینینگ مهم است؟
ج: باینینگ یکنواختی در تولید را تضمین می‌کند. به عنوان مثال، استفاده از LEDهای همه از باین V برای شدت نور و باین K برای طول موج، تضمین می‌کند که تمام نشانگرها در یک پنل تقریباً روشنایی یکسان و سایه یکسانی از رنگ زرد داشته باشند، که برای کیفیت و زیبایی محصول حیاتی است.

س: \"MSL 3\" برای نگهداری به چه معناست؟
ج: سطح حساسیت به رطوبت 3 نشان می‌دهد که قطعه بسته‌بندی شده می‌تواند تا 168 ساعت (7 روز) در شرایط محیط کارخانه (≤ 30°C/60% RH) قرار گیرد قبل از آنکه نیاز به پخت برای حذف رطوبتی داشته باشد که ممکن است در حین فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا باعث آسیب داخلی شود.

11. مثال موردی کاربردی

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه.
پنل به چهار LED زرد برای نشان دادن وضعیت \"برق\"، \"اینترنت\"، \"Wi-Fi\" و \"اترنت\" نیاز دارد. برای اطمینان از ظاهر یکنواخت، طراح LEDهایی از باین V (برای روشنایی بالا و یکنواخت) و باین J (برای فام زرد خاص) را مشخص می‌کند. مدار از خط 5 ولتی روتر تغذیه می‌شود. یک مقاومت سری با استفاده از حداکثر V_F برای ایمنی محاسبه می‌شود: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. یک مقاومت 130 اهمی، 1/8 وات به صورت سری با هر LED قرار می‌گیرد. چیدمان PCB از فوت‌پرینت پد توصیه شده استفاده کرده و شامل پره‌های کوچک تخلیه حرارتی روی پدهای کاتد است. کارخانه مونتاژ، پروفایل رفلو IR ارائه شده را دنبال می‌کند. محصول نهایی چهار نشانگر زرد روشن و کاملاً هم‌رنگ را نشان می‌دهد که از زاویه دید گسترده به وضوح قابل مشاهده هستند.

12. معرفی اصل عملکرد

انتشار نور در این LED بر اساس الکترولومینسانس در یک چیپ نیمه‌هادی متشکل از AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ گاف انرژی چیپ (حدود 2 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از لایه‌های نیمه‌هادی نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP، انرژی گاف را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، زرد. لنز اپوکسی شفاف، چیپ را محصور کرده، محافظت مکانیکی را فراهم می‌کند، پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد (زاویه دید 75 درجه) و استخراج نور از ماده نیمه‌هادی را بهبود می‌بخشد.

13. روندها و زمینه فناوری

استفاده از ماده AlInGaP برای LEDهای زرد، نارنجی و قرمز، نشان‌دهنده یک فناوری با عملکرد بالا و تثبیت شده است که در مقایسه با راه‌حل‌های قدیمی‌تر GaAsP و GaP، بازده و روشنایی برتری ارائه می‌دهد. روندهای فعلی در LEDهای SMD بر افزایش بازده (لومن بر وات)، دستیابی به جریان‌های راه‌اندازی و ریتینگ‌های توان بالاتر در پکیج‌های کوچک‌تر، بهبود بازآفرینی رنگ و اشباع، و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط محیطی سخت متمرکز است. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی با درایورهای هوشمند و توسعه LEDهای پکیج در مقیاس چیپ (CSP) که پکیج پلاستیکی سنتی را حذف می‌کنند، زمینه‌های پیشرفت مستمر هستند. قطعه توصیف شده در اینجا از یک فناوری اثبات شده و قابل اعتماد استفاده می‌کند که برای تولید مقرون‌به‌صرفه با حجم بالا در کاربردهای اصلی مصرفی و صنعتی بهینه شده است.