دیتاشیت LED SMT CBI مدل LTLM11KF1H310U - رنگ کهربایی - ولتاژ معمولی 2.0V - حداکثر توان 72mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTLM11KF1H310U یک نشانگر مدار چاپی (CBI) است که برای فرآیندهای مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده است. این قطعه شامل یک بدنه (هولدر) پلاستیکی سیاه با زاویه قائم است که با یک دیود نورافشان یکپارچه شده. این قطعه برای کاربردهایی که نیاز به نشانگر وضعیت واضح روی بردهای مدار چاپی (PCB) دارند، مهندسی شده است.

1.1 ویژگی‌های اصلی

• سازگاری با SMT:طراحی شده برای فرآیندهای خودکار Pick-and-Place و لحیم‌کاری ریفلو.
• کنتراست بصری بهبودیافته:ماده بدنه سیاه، نسبت کنتراست بصری نشانگر روشن در برابر زمینه PCB را افزایش می‌دهد.
• بازدهی بالا:مصرف توان پایین همراه با بازده نوری بالا ارائه می‌دهد.
• انطباق محیطی:این یک محصول بدون سرب و مطابق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است.
• طراحی نوری:از یک چیپ نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) منتشرکننده نور کهربایی استفاده می‌کند که با یک لنز پخش‌کننده سفید برای زاویه دید یکنواخت و گسترده جفت شده است.
• قابلیت اطمینان:قطعات تحت پیش‌شرط‌سازی شتاب‌یافته تا سطح حساسیت رطوبتی JEDEC (شورای مهندسی دستگاه‌های الکترونیکی مشترک) سطح 3 قرار می‌گیرند که استحکام در برابر آسیب ناشی از رطوبت در حین لحیم‌کاری را تضمین می‌کند.

1.2 کاربردهای هدف

این LED نشانگر برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است، از جمله:

• لوازم جانبی کامپیوتر و مادربردها
• دستگاه‌های ارتباطی و تجهیزات شبکه
• الکترونیک مصرفی
• سیستم‌های کنترل صنعتی و ابزار دقیق

2. تحلیل پارامترهای فنی

تمامی مشخصات در دمای محیط (TA) برابر با 25 درجه سانتی‌گراد تعریف شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

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):حداکثر 72 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک (IFP):حداکثر 80 میلی‌آمپر. این مقدار تحت شرایط پالسی با چرخه کاری ≤ 1/10 و عرض پالس ≤ 0.1 میلی‌ثانیه اعمال می‌شود.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):حداکثر 30 میلی‌آمپر DC.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:در حین لحیم‌کاری ریفلو تا حداکثر 5 ثانیه در دمای 260 درجه سانتی‌گراد مقاومت می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط آزمایش استاندارد هستند.

• شدت نور (Iv):8.7 میلی‌کاندلا (حداقل)، 30 میلی‌کاندلا (معمولی)، 50 میلی‌کاندلا (حداکثر) در جریان مستقیم (IF) برابر با 10 میلی‌آمپر. کد طبقه‌بندی Iv روی هر کیسه بسته‌بندی برای اهداف باینینگ درج شده است.
• زاویه دید (2θ1/2):40 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری پیک خود کاهش می‌یابد.
• طول موج تابش پیک (λP):608 نانومتر (معمولی). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λd):598 نانومتر (حداقل)، 605 نانومتر (معمولی)، 612 نانومتر (حداکثر) در IF=10 میلی‌آمپر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ (کهربایی) را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):18 نانومتر (معمولی). این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور منتشر شده است.
• ولتاژ مستقیم (VF):1.8 ولت (حداقل)، 2.0 ولت (معمولی)، 2.6 ولت (حداکثر) در IF = 10 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5 ولت.توجه مهم:این قطعه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط آزمایش صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول از یک سیستم باینینگ برای اطمینان از ثبات رنگ و عملکرد استفاده می‌کند.

3.1 باینینگ شدت نور

شدت نور (Iv) به باین‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شود و کد باین خاص روی کیسه بسته‌بندی محصول چاپ شده است. این به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطوح روشنایی یکنواخت را برای کاربردهای خود انتخاب کنند، که برای پنل‌های چند نشانگر که ظاهر یکنواخت مطلوب است، حیاتی می‌باشد.

3.2 باینینگ طول موج

طول موج غالب (λd) با محدوده‌ای از 598 نانومتر تا 612 نانومتر مشخص شده است. اگرچه در این دیتاشیت به‌طور صریح به عنوان باین‌های جداگانه جزئیات داده نشده است، اما مقادیر حداقل/معمولی/حداکثر نشان‌دهنده تغییر کنترل‌شده در نقطه رنگ (فام) در بین دسته‌های تولید است. برای کاربردهایی با الزامات رنگ سخت‌گیرانه، مشاوره با سازنده برای در دسترس بودن باین خاص توصیه می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های عملکرد معمول (ارجاع داده شده در دیتاشیت) رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند. اگرچه نمودارهای خاص در اینجا بازتولید نشده‌اند، اما مفاهیم آن‌ها تحلیل می‌شود.

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

منحنی I-V برای یک LED از جنس AlInGaP معمولاً یک رابطه نمایی را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم مشخص شده (VF) برابر با 2.0 ولت معمولی در 10 میلی‌آمپر، یک پارامتر طراحی کلیدی برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان سری در مدار درایو است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور به‌طور کلی در محدوده کاری نرمال (تا جریان پیوسته نامی) به صورت خطی با جریان مستقیم افزایش می‌یابد. کارکرد بالاتر از 10 میلی‌آمپر روشنایی بیشتری ایجاد می‌کند اما همچنین اتلاف توان و دمای اتصال را افزایش می‌دهد که می‌تواند بر طول عمر و تغییر رنگ تأثیر بگذارد.

4.3 وابستگی به دما

عملکرد LED به دما حساس است. شدت نور LEDهای AlInGaP معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. محدوده دمای کاری مشخص شده 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد، شرایط محیطی را تعریف می‌کند که تحت آن مشخصات منتشر شده تضمین می‌شوند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

این قطعه دارای پیکربندی نصب زاویه‌قائم (90 درجه) است که اجازه می‌دهد نور به موازات سطح PCB منتشر شود. این برای پنل‌های نور لبه‌ای یا نشانگرهای وضعیتی که از کنار محفظه مشاهده می‌شوند، ایده‌آل است. ماده بدنه به عنوان پلاستیک سیاه مشخص شده است. تلرانس‌های ابعادی بحرانی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن در نقشه مکانیکی دقیق ارائه شده در دیتاشیت ذکر شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

به عنوان یک قطعه نصب سطحی، قطبیت توسط طراحی فیزیکی فوت‌پرینت قطعه روی نوار و ریلی بسته‌بندی و همچنین طرح پد متناظر روی PCB نشان داده می‌شود. طراحان باید به شدت از الگوی لند توصیه شده پیروی کنند تا جهت‌گیری صحیح در حین مونتاژ خودکار تضمین شود و از بایاس معکوس جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شرایط نگهداری

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) ≤70% نگهداری شود. عمر مفید در کیسه مهر و موم شده مانع رطوبت (MBB) همراه با جاذب رطوبت یک سال است.
• بسته باز شده:اگر کیسه MBB باز شود، محیط نگهداری نباید از 30 درجه سانتی‌گراد و 60% RH تجاوز کند. قطعات باید ظرف 168 ساعت (7 روز) پس از قرارگیری در معرض هوا، تحت لحیم‌کاری ریفلو IR قرار گیرند. برای نگهداری بیش از 168 ساعت، قبل از مونتاژ SMT، پخت 48 ساعته در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به شدت توصیه می‌شود تا رطوبت جذب شده خارج شود و از آسیب "پاپ کورن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.2 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

یک پروفیل ریفلو مطابق با JEDEC توصیه می‌شود تا اتصالات لحیم قابل اطمینان بدون آسیب به LED تضمین شود. پارامترهای کلیدی از پروفیل شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرم/خیساندن:150 درجه سانتی‌گراد تا 200 درجه سانتی‌گراد در حداکثر 100 ثانیه.
• زمان بالاتر از دمای مایع (T_L=217 درجه سانتی‌گراد):60 تا 150 ثانیه.
• دمای پیک (T_P):حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان در محدوده 5 درجه سانتی‌گراد دمای طبقه‌بندی مشخص شده (T_C=255 درجه سانتی‌گراد):حداکثر 30 ثانیه.
• زمان کل از 25 درجه سانتی‌گراد تا پیک:حداکثر 5 دقیقه.

احتیاط:تجاوز از دمای پیک یا زمان در دما می‌تواند باعث تغییر شکل لنز پلاستیکی یا خرابی فاجعه‌بار دای LED شود.

6.3 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده شود. تمیزکننده‌های شیمیایی خشن یا مهاجم ممکن است به بدنه پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

• نوار حامل:قطعات روی ریلی 13 اینچی عرضه می‌شوند. نوار حامل از آلیاژ پلی‌استایرن رسانای سیاه با ضخامت 0.40 میلی‌متر ±0.06 میلی‌متر ساخته شده است.
• تعداد در هر ریل:1400 قطعه.
• کارتن داخلی:شامل 3 ریل (مجموعاً 4200 قطعه) است که هر کدام در یک کیسه مانع رطوبت (MBB) همراه با جاذب رطوبت و کارت نشانگر رطوبت مهر و موم شده‌اند.
• کارتن خارجی:شامل 10 کارتن داخلی (مجموعاً 42000 قطعه) است.

7.2 شماره قطعه

شماره قطعه پایهLTLM11KF1H310Uاست. این کد الفبایی-عددی به طور منحصربه‌فرد ویژگی‌های خاص محصول از جمله نوع بسته‌بندی، رنگ، باین روشنایی و سایر کدهای تولید را شناسایی می‌کند.

8. ملاحظات طراحی کاربرد

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعاتی هستند که با جریان کار می‌کنند. برای اطمینان از خروجی نور پایدار و یکنواخت، باید توسط یک منبع جریان یا، رایج‌تر، یک منبع ولتاژ با یک مقاومت محدودکننده جریان سری راه‌اندازی شوند.

مدار توصیه شده:یک روش درایو ساده و مؤثر، اتصال LED به صورت سری با یک مقاومت به یک منبع تغذیه ولتاژ DC (V_CC) است. مقدار مقاومت (R_S) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_S= (V_CC- V_F) / I_F، که در آن V_Fولتاژ مستقیم LED است (برای حاشیه طراحی از مقدار معمولی 2.0 ولت استفاده کنید) و I_Fجریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 10 میلی‌آمپر).

نکته بحرانی برای اتصالات موازی:هنگام راه‌اندازی چندین LED از یک منبع ولتاژ واحد،به شدت توصیه می‌شودکه برای هر LED یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه استفاده شود. اتصال مستقیم LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه به دلیل تغییر طبیعی در ولتاژ مستقیم (V_F) از قطعه‌ای به قطعه دیگر، توصیه نمی‌شود. این تغییر می‌تواند باعث عدم تعادل جریان قابل توجهی شود، به طوری که یک LED ممکن است جریان بسیار بیشتری نسبت به سایرین بکشد که منجر به روشنایی غیریکنواخت و احتمالاً اضافه‌بار و خرابی LED با کمترین V_F.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان نسبتاً کم است (حداکثر 72 میلی‌وات)، طراحی حرارتی مناسب عمر LED را افزایش می‌دهد و پایداری رنگ را حفظ می‌کند. اطمینان حاصل کنید که PCB مساحت مسی کافی متصل به پدهای حرارتی LED (در صورت وجود) یا ناحیه کلی برد به عنوان هیت‌سینک دارد، به ویژه هنگام کار در جریان‌های بالاتر یا در دمای محیط بالا.

9. مقایسه و تمایز فنی

این LED SMT CBI از طریق چند ویژگی کلیدی خود را متمایز می‌کند:

• فرم فاکتور زاویه‌قائم:برخلاف LEDهای نمای بالا که نور را عمود بر برد منتشر می‌کنند، این طراحی زاویه‌قائم برای کاربردهای تابش جانبی بهینه است و فضای عمودی داخل محفظه را ذخیره می‌کند.
• فناوری AlInGaP:استفاده از AlInGaP برای تابش کهربایی، بازدهی بالا و اشباع رنگ عالی را در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP فیلتر شده ارائه می‌دهد.
• لنز پخش‌کننده سفید:لنز پخش‌کننده یک زاویه دید گسترده و یکنواخت (40 درجه) فراهم می‌کند و ظاهر چیپ روشن را نرم می‌کند و یک نور نشانگر دلپذیر ایجاد می‌کند.
• رتبه‌بندی JEDEC MSL3:پیش‌شرط‌سازی تا سطح حساسیت رطوبتی 3، اطمینان از قابلیت اطمینان در محیط‌های استاندارد مونتاژ SMT را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 هدف از بدنه سیاه چیست؟

بدنه سیاه دو عملکرد اصلی دارد: 1) کنتراست بصری بین LED روشن و ناحیه اطراف را افزایش می‌دهد و نشانگر را قابل توجه‌تر می‌کند. 2) به جلوگیری از نشت نور یا "کراس‌تاک" بین نشانگرهای مجاور روی یک PCB با تراکم بالا کمک می‌کند.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با جریان 20mA به جای 10mA راه‌اندازی کنم؟

بله، مقدار حداکثر مطلق جریان مستقیم پیوسته 30 میلی‌آمپر است. کارکرد در 20 میلی‌آمپر شدت نور بیشتری نسبت به شرایط آزمایش 10 میلی‌آمپر تولید می‌کند. با این حال، باید مقدار مقاومت سری را بر این اساس مجدداً محاسبه کنید، اطمینان حاصل کنید که کل اتلاف توان (V_F* I_F) از 72 میلی‌وات تجاوز نمی‌کند و تأثیر بالقوه بر قابلیت اطمینان بلندمدت به دلیل افزایش دمای اتصال را در نظر بگیرید.

10.3 چرا اگر کیسه بیش از 168 ساعت باز باشد، نیاز به پخت (بیکینگ) است؟

بسته‌بندی‌های پلاستیکی نصب سطحی می‌توانند رطوبت را از جو جذب کنند. در طی فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که ممکن است باعث لایه‌لایه شدن بسته‌بندی، ترک خوردن دای یا آسیب به اتصالات سیمی شود - پدیده‌ای که به عنوان "پاپ کورن" شناخته می‌شود. پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 48 ساعت، این رطوبت جذب شده را قبل از اینکه قطعه تحت ریفلو قرار گیرد، به طور ایمن خارج می‌کند.

11. مثال عملی طراحی

سناریو:طراحی یک نشانگر "روشن" برای دستگاهی که توسط ریل 5 ولت تغذیه می‌شود. هدف کارکرد LED در جریان معمولی 10 میلی‌آمپر آن است.

1. انتخاب قطعه:LTLM11KF1H310U را برای نور کهربایی زاویه‌قائم آن انتخاب کنید.
2. محاسبه مقاومت سری: R_S= (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.0V) / 0.010A = 300 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد مقاومت E24، 300Ω یا 330Ω است. استفاده از 330Ω منجر به جریان کمی کمتر می‌شود: I_F≈ (5V - 2.0V) / 330Ω ≈ 9.1 میلی‌آمپر، که ایمن و در محدوده مشخصات است.
3. بررسی اتلاف توان:در مقاومت: P_R= I_F²* R = (0.0091)²* 330 ≈ 0.027 وات (یک مقاومت استاندارد 1/8 وات یا 1/10 وات کافی است). در LED: P_LED= V_F* I_F≈ 2.0V * 0.0091A ≈ 18.2 میلی‌وات، که به خوبی زیر حداکثر 72 میلی‌وات است.
4. چیدمان PCB:قطعه را مطابق با الگوی لند توصیه شده قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که قطبیت (آند/کاتد) با فوت‌پرینت مطابقت دارد. مقداری مس‌ریزی کوچک در اطراف پدها برای اتلاف حرارت جزئی فراهم کنید.

12. اصل عملکرد

این LED بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ناحیه فعال از AlInGaP تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ترتیب از لایه‌های نوع n و نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار به صورت تابشی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعریف می‌کند - در این مورد، کهربایی (~605 نانومتر). نور تولید شده سپس توسط لنز پلاستیکی سفید یکپارچه شکل داده شده و پخش می‌شود تا زاویه دید و ظاهر مطلوب حاصل شود.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای نشانگر مانند این، از روندهای گسترده‌تر در اپتوالکترونیک و مونتاژ SMT پیروی می‌کند:

• افزایش بازدهی:بهبودهای مستمر در علم مواد با هدف تولید بازده نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر واحد توان الکتریکی ورودی) است که اجازه می‌دهد جریان‌های کاری پایین‌تر و مصرف انرژی سیستم کاهش یابد.
• میکروسازی:تلاش مداومی برای کوچک‌تر کردن فوت‌پرینت و ارتفاع بسته‌بندی برای تطبیق با الکترونیک مصرفی و صنعتی در حال کوچک‌شدن وجود دارد.
• قابلیت اطمینان بهبودیافته:بهبود در مواد بسته‌بندی، تکنیک‌های اتصال دای و مقاومت در برابر رطوبت (رتبه‌های MSL بالاتر) به طول عمر عملیاتی بیشتر و استحکام در محیط‌های خشن کمک می‌کند.
• یکپارچه‌سازی:روندی به سمت یکپارچه‌سازی عملکردهای اضافی، مانند مقاومت‌های محدودکننده جریان داخلی ("LEDهای مجهز به مقاومت") یا حتی درایورهای IC در داخل بسته‌بندی وجود دارد که طراحی مدار و چیدمان برد را ساده می‌کند.