دیتاشیت LTST-C150KGKT - LED SMD سبز فوق‌پرنور - 20mA - 75mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C150KGKT یک LED سطح‌نصب با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند روشنایی زیاد و قابلیت اطمینان طراحی شده است. این قطعه از فناوری پیشرفته تراشه AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) بهره می‌برد تا شدت نوری برتری در طیف سبز ارائه دهد. این قطعه برای سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار مدرن، از جمله لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز و فاز بخار، مهندسی شده و برای محیط‌های تولید انبوه مناسب است.

کاربردهای اصلی آن شامل نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه برای الکترونیک مصرفی، نورپردازی داخلی خودرو و دستگاه‌های سیگنالینگ مختلف است که در آن‌ها خروجی رنگ یکنواخت و پایداری بلندمدت حیاتی می‌باشد. دستگاه در بسته‌بندی استاندارد صنعتی نوار 8 میلی‌متری روی قرقره 7 اینچی عرضه می‌شود که عملیات Pick-and-Place را تسهیل می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

دستگاه برای کار در محدوده‌های سخت‌گیرانه محیطی و الکتریکی مشخص شده است تا طول عمر و عملکرد تضمین شود. حداکثر مقادیر مطلق مجاز، مرزهایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی رخ دهد.

• توان تلف شده (Pd):75 میلی‌وات. این پارامتر، کل توان الکتریکی که می‌تواند در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس به گرما در داخل بسته‌بندی LED تبدیل شود را محدود می‌کند.
• جریان مستقیم پیوسته (IF):30 میلی‌آمپر. حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای که می‌توان اعمال کرد.
• جریان مستقیم پیک:80 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است و برای فلاش‌های کوتاه و پر شدت مفید می‌باشد.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در جهت معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• محدوده دمای کار و انبارداری:55- درجه تا 85+ درجه سلسیوس. این محدوده وسیع، عملکرد و پایداری انبارداری در محیط‌های خشن را تضمین می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکترو-اپتیکی

این پارامترها که در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند، عملکرد اصلی خروجی نور را تعریف می‌کنند.

• شدت نورانی (Iv):از حداقل 18.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 71.0 میلی‌کاندلا متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد و مقادیر خاص توسط فرآیند دسته‌بندی تعیین می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه. این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده الگوی انتشار پراکنده است که برای کاربردهای نیازمند دید وسیع مناسب می‌باشد.
• طول موج پیک (λP):تقریباً 574 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن توزیع توان طیفی در بالاترین حد خود است.
• طول موج غالب (λd):تقریباً 571 نانومتر. این طول‌موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ LED را تعریف می‌کند و از مختصات رنگی CIE مشتق شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر. این پهنای باند باریک نشان‌دهنده رنگ سبز نسبتاً خالص است.
• ولتاژ مستقیم (VF):معمولاً 2.0 ولت، با محدوده‌ای که توسط دسته‌بندی ولتاژ تعریف شده است. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان 20mA است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر در VR=5V که نشان‌دهنده کیفیت خوب پیوند است.
• ظرفیت خازنی (C):40 پیکوفاراد در 0V و 1MHz. این پارامتر برای کاربردهای سوئیچینگ فرکانس بالا مرتبط است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند. LTST-C150KGKT از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

واحدها ولت (V) در IF=20mA هستند. تلرانس هر دسته ±0.1V است.
کد دسته 4: 1.90V - 2.00V
کد دسته 5: 2.00V - 2.10V
کد دسته 6: 2.10V - 2.20V
کد دسته 7: 2.20V - 2.30V
کد دسته 8: 2.30V - 2.40V

3.2 دسته‌بندی شدت نورانی

واحدها میلی‌کاندلا (mcd) در IF=20mA هستند. تلرانس هر دسته ±15% است.
کد دسته M: 18.0 mcd - 28.0 mcd
کد دسته N: 28.0 mcd - 45.0 mcd
کد دسته P: 45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

واحدها نانومتر (nm) در IF=20mA هستند. تلرانس هر دسته ±1 nm است.
کد دسته C: 567.5 nm - 570.5 nm
کد دسته D: 570.5 nm - 573.5 nm
کد دسته E: 573.5 nm - 576.5 nm

یک شماره قطعه کامل شامل کدهایی برای هر سه پارامتر است که به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با ویژگی‌های کاملاً منطبق برای کاربرد خود انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، مفاهیم آن‌ها برای طراحی حیاتی است.

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

فناوری AlInGaP یک ولتاژ مستقیم نسبتاً پایدار در محدوده جریان کاری خود نشان می‌دهد. Vf معمول 2.0V در 20mA یک پارامتر کلیدی طراحی برای محاسبه مقاومت محدودکننده جریان است. طراحان باید محدوده دسته‌بندی (1.9V تا 2.4V) را در نظر بگیرند تا اطمینان حاصل کنند که درایو جریان یکنواخت است و در نتیجه روشنایی در تمامی واحدهای یک خط تولید ثابت خواهد بود.

4.2 شدت نورانی در مقابل جریان مستقیم

شدت نورانی در محدوده کاری نرمال (تا 30mA DC) تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. کار کردن بالاتر از حداکثر مقادیر مطلق مجاز، حتی به طور مختصر، می‌تواند باعث تخریب دائمی خروجی نور شود. رتبه جریان پالسی (80mA) امکان اوردرایو با مدت کوتاه برای کاربردهای استروب یا فلاش را بدون آسیب فراهم می‌کند.

4.3 وابستگی به دما

مانند تمام نیمه‌هادی‌ها، عملکرد LED به دما حساس است. شدت نورانی معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. محدوده دمای کاری وسیع (55- تا 85+ درجه سلسیوس) پشتیبانی می‌شود، اما طراحان باید توجه داشته باشند که خروجی نور در دمای بسیار بالا کمتر از 25 درجه سلسیوس خواهد بود. مدیریت حرارتی مناسب روی PCB برای حفظ عملکرد و طول عمر ضروری است، به ویژه هنگام کار نزدیک به حد حداکثر توان تلف شده.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

LED مطابق با طرح استاندارد صنعتی بسته‌بندی SMD است. تلرانس‌های ابعادی کلیدی ±0.10mm می‌باشد مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. بسته‌بندی دارای لنز شفاف (Water Clear) است که نور را پراکنده نمی‌کند و به شدت نورانی محوری بالا کمک می‌کند. نقشه‌های ابعادی دقیق برای طراحی Footprint PCB ضروری هستند.

5.2 شناسایی قطبیت

کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی بسته‌بندی، مانند یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه برش‌خورده روی لنز مشخص می‌شود. قطبیت صحیح باید در حین مونتاژ رعایت شود تا از آسیب بایاس معکوس جلوگیری شود.

5.3 طرح پد لحیم‌کاری

یک الگوی پد لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در حین رفلو تضمین شود. رعایت این توصیه‌ها به جلوگیری از پدیده "تومبستونینگ" (ایستادن قطعه روی یک سر) و اطمینان از تراز و اتصال حرارتی مناسب کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب (Pb-free) سازگار است. شرایط رفلو مادون قرمز پیشنهادی، حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس را برای حداکثر 10 ثانیه مشخص می‌کند. یک مرحله پیش‌گرمایش 150-200 درجه سلسیوس برای حداکثر 120 ثانیه توصیه می‌شود تا شوک حرارتی به حداقل برسد. دستگاه تحت این شرایط می‌تواند حداکثر دو چرخه رفلو را تحمل کند.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، از هویه کنترل دمایی با حداکثر دمای 300 درجه سلسیوس استفاده کنید. زمان لحیم‌کاری روی پایه نباید از 3 ثانیه تجاوز کند. لحیم‌کاری دستی باید فقط برای تعمیر یک‌باره محدود شود، نه برای تولید انبوه.

6.3 تمیزکاری

فقط باید از مواد شوینده مشخص شده استفاده شود. الکل ایزوپروپیل یا اتیل الکل توصیه می‌شود. LED باید در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شوینده شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا مواد بسته‌بندی آسیب برساند.

6.4 انبارداری و جابجایی

برای انبارداری بلندمدت، باید از بسته‌بندی اصلی مهر و موم شده همراه با جاذب رطوبت استفاده شود. محیط انبارداری توصیه شده زیر 30 درجه سلسیوس و 70% رطوبت نسبی است. پس از خارج کردن از کیسه ضد رطوبت، قطعات باید ظرف یک هفته لحیم شوند (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3). در صورت انبار شدن طولانی‌تر خارج از کیسه، قبل از رفلو نیاز به پخت در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت است تا از "پاپ کورن شدن" (ترک خوردن بسته‌بندی به دلیل رطوبت تبخیر شده) جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری که با نوار پوششی مهر و موم شده است، عرضه می‌شوند. نوار روی قرقره‌های استاندارد با قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده است. هر قرقره کامل حاوی 3000 عدد است. حداقل مقدار سفارش برای مقادیر باقیمانده 500 عدد موجود است. بسته‌بندی مطابق با استانداردهای ANSI/EIA-481-1-A است.

7.2 شماره‌گذاری قطعه و انتخاب دسته‌بندی

شماره قطعه کامل LTST-C150KGKT شامل اطلاعات پایه محصول است. برای تولیدی که نیازمند عملکرد خاصی است، کدهای دسته برای ولتاژ مستقیم (مثلاً 5)، شدت نورانی (مثلاً N) و طول موج غالب (مثلاً D) باید مشخص شوند تا قطعات از دسته‌های مورد نظر به دست آیند (مثلاً منجر به کد مشخصات دقیق‌تر می‌شود).

8. توصیه‌های طراحی کاربردی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای هر LED استفاده شود (مدل مدار A). درایو کردن چندین LED به صورت موازی از یک منبع ولتاژ واحد با یک مقاومت مشترک (مدل مدار B) به دلیل تغییرات در ولتاژ مستقیم (Vf) هر LED به صورت جداگانه توصیه نمی‌شود. حتی تفاوت‌های کوچک Vf می‌تواند باعث عدم تعادل جریان قابل توجهی شده و منجر به تغییرات روشنایی قابل مشاهده شود. مقدار مقاومت سری (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vsupply - Vf_LED) / I_desired. برای یک طراحی محافظه‌کارانه که اطمینان حاصل می‌کند جریان برای هیچ LEDی در دسته از مقدار مورد نظر تجاوز نکند، از حداکثر Vf از محدوده دسته استفاده کنید.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDهای AlInGaP به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. آسیب ESD می‌تواند به صورت جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم پایین یا عدم روشنایی در جریان‌های کم ظاهر شود.

اقدامات پیشگیرانه در جابجایی اجباری است:

• از مچ‌بند و زیرانداز ضداستاتیک زمین‌شده استفاده کنید. • اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات و سطوح کار به درستی زمین شده‌اند. • از یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است در حین جابجایی روی لنز پلاستیکی جمع شود، استفاده کنید. • قطعات را در بسته‌بندی ایمن در برابر ESD انبار و حمل کنید.
برای آزمایش آسیب احتمالی ESD، بررسی کنید که آیا LED روشن می‌شود و Vf آن را در جریان بسیار کم (مثلاً 0.1mA) اندازه‌گیری کنید. یک LED AlInGaP سالم باید در 0.1mA دارای Vf > 1.4V باشد.
8.3 مدیریت حرارتی
اگرچه بسته‌بندی کوچک است، اما اتلاف توان (تا 75mW) گرما تولید می‌کند. برای کار پیوسته در جریان‌های بالا، طرح PCB را در نظر بگیرید. فراهم کردن مساحت کافی مس (پدهای تخلیه حرارتی) در اطراف پدهای لحیم‌کاری به دفع گرما کمک می‌کند، دمای پیوند پایین‌تر را حفظ می‌کند و خروجی نور پایدار و طول عمر طولانی‌تر را تضمین می‌نماید.
9. مقایسه و تمایز فنی

LTST-C150KGKT، بر پایه فناوری AlInGaP، مزایای متمایزی برای انتشار نور سبز در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP سنتی یا LEDهای سبز مبتنی بر InGaN مدرن ارائه می‌دهد.

مزایای کلیدی:

راندمان و روشنایی بالاتر:

AlInGaP بازده نوری برتری در طیف کهربایی تا سبز ارائه می‌دهد که منجر به خروجی mcd بالاتر به ازای هر mA جریان درایو در مقایسه با بسیاری از جایگزین‌ها می‌شود.

پایداری دمایی بهتر:

خروجی نور و طول موج با تغییرات دما در مقایسه با برخی دیگر از مواد نیمه‌هادی کمتر تغییر می‌کند.
• پهنای طیفی باریک‌تر:نیم‌عرض 15nm یک رنگ سبز اشباع‌شده و خالص‌تر ارائه می‌دهد که اغلب برای کاربردهای نشانگر و نمایش مطلوب است.
• قابلیت اطمینان اثبات شده:AlInGaP یک فناوری بالغ با سابقه طولانی از عملکرد پایدار در کاربردهای سخت‌گیرانه است.
• طراحانی که این LED را انتخاب می‌کنند، معمولاً خروجی سبز پرنور، خلوص رنگ و قابلیت اطمینان را در یک قالب بسته‌بندی استاندارد SMD در اولویت قرار می‌دهند.10. پرسش‌های متداول (FAQs)
• سوال 1: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5V درایو کنم؟پاسخ:

خیر. همیشه یک مقاومت سری مورد نیاز است. برای منبع تغذیه 5V و جریان هدف 20mA، با فرض Vf برابر 2.0V، مقدار مقاومت خواهد بود: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 اهم. برای محاسبه ایمن، از حداکثر Vf از دسته خود استفاده کنید (مثلاً 2.4V برای دسته 8): R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 اهم. یک مقاومت 130-150 اهم مناسب است.

سوال 2: چرا رتبه جریان پیک (80mA) بسیار بالاتر از رتبه DC (30mA) است؟

پاسخ:
LED می‌تواند توان لحظه‌ای بالاتر را برای پالس‌های بسیار کوتاه تحمل کند زیرا گرمای تولید شده فرصتی برای افزایش دمای پیوند به سطح آسیب‌زا ندارد. این برای کاربردهای استروب یا ارتباطی مفید است اما باید به شدت به محدودیت‌های چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1ms پایبند بود.سوال 3: "لنز شفاف" برای الگوی نور به چه معناست؟

پاسخ:
یک لنز شفاف (غیر پراکنده) یک پرتو متمرکزتر با شدت محوری بالاتر (شدت مستقیم به جلو) تولید می‌کند. الگوی نور در مقایسه با یک لنز پراکنده، که نور را به طور یکنواخت‌تری در زاویه دید وسیع‌تر پخش می‌کند، یک نقطه داغ مرکزی مشخص‌تری خواهد داشت.سوال 4: رعایت دقیق پروفیل لحیم‌کاری رفلو چقدر حیاتی است؟

پاسخ:
بسیار حیاتی. تجاوز از 260 درجه سلسیوس یا 10 ثانیه در دمای پیک می‌تواند لنز اپوکسی، تراشه نیمه‌هادی یا سیم‌های باند داخلی را از نظر حرارتی تخریب کند و منجر به خرابی فوری یا کاهش قابلیت اطمینان بلندمدت شود. همیشه پروفیل توصیه شده را دنبال کنید.11. مثال مطالعه موردی طراحی

سناریو:
طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای تجهیزات صنعتی که نیازمند 10 نشانگر سبز یکنواخت پرنور، قابل مشاهده در نور محیطی بالا است.مراحل طراحی:

انتخاب:

LTST-C150KGKT را برای روشنایی بالای آن (تا 71mcd) انتخاب کنید. کدهای دسته‌بندی دقیق (مثلاً دسته ولتاژ 5، دسته شدت P، دسته طول موج D) را مشخص کنید تا یکنواختی تضمین شود.طراحی مدار:

از خط تغذیه 12V استفاده کنید. مقاومت را برای بدترین حالت Vf (حداکثر از دسته 5 = 2.1V) محاسبه کنید. R = (12V - 2.1V) / 0.020A = 495 اهم. از یک مقاومت استاندارد 510 اهم، 1/8 وات برای هر LED به صورت سری استفاده کنید.
1. طرح PCB:پدها را طبق توصیه دیتاشیت طراحی کنید. اتصالات تخلیه حرارتی کوچکی به یک ناحیه مس بزرگ‌تر برای دفع گرما اضافه کنید.
2. مونتاژ:اطمینان حاصل کنید که سازنده قراردادی از پروفیل رفلو مشخص شده استفاده می‌کند و قطعات را با محافظت ESD جابجا می‌نماید.
3. نتیجه:یک پنل نشانگر قوی، پرنور و یکنواخت با عملکرد قابل اطمینان.
4. 12. معرفی اصل فناوریLTST-C150KGKT بر پایه ماده نیمه‌هادی AlInGaP رشد یافته روی یک زیرلایه است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفید در لایه فعال، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، سبز (~571nm). لنز اپوکسی شفاف، تراشه را کپسوله می‌کند، محافظت مکانیکی را فراهم می‌نماید، خروجی نور را شکل می‌دهد و استخراج نور از نیمه‌هادی را بهبود می‌بخشد.
5. 13. روندها و زمینه صنعتروند در LEDهای نشانگر و سیگنالینگ به سمت راندمان بالاتر (نور بیشتر بر وات)، بسته‌بندی‌های کوچک‌تر و قابلیت اطمینان بهبود یافته ادامه دارد. در حالی که مواد جدیدتر مانند InGaN (مورد استفاده برای LEDهای آبی و سبز واقعی) عملکرد بالایی ارائه می‌دهند، AlInGaP به دلیل بازده و پایداری عالی خود، فناوری غالب و به شدت بهینه‌شده برای طیف زرد-سبز تا قرمز باقی می‌ماند. LTST-C150KGKT نمایانگر یک راه‌حل بالغ و با عملکرد بالا در این شاخه فناوری پایدار است. توسعه‌های آینده ممکن است بر افزایش بیشتر چگالی شار نوری و یکپارچه‌سازی الکترونیک درایور یا قابلیت‌های ترکیب رنگ در Footprint بسته‌بندی‌های حتی کوچک‌تر متمرکز شود.

. Technology Principle Introduction

The LTST-C150KGKT is based on AlInGaP semiconductor material grown on a substrate. When a forward voltage is applied, electrons and holes are injected into the active region where they recombine, releasing energy in the form of photons (light). The specific composition of Aluminum, Indium, Gallium, and Phosphide in the active layer determines the bandgap energy, which directly defines the wavelength (color) of the emitted light—in this case, green (~571nm). The water-clear epoxy lens encapsulates the chip, providing mechanical protection, shaping the light output, and enhancing light extraction from the semiconductor.

. Industry Trends & Context

The trend in indicator and signaling LEDs continues toward higher efficiency (more light per watt), smaller packages, and improved reliability. While newer materials like InGaN (used for blue and true green LEDs) offer high performance, AlInGaP remains the dominant and highly optimized technology for the yellow-green to red spectrum due to its excellent efficiency and stability. The LTST-C150KGKT represents a mature, high-performance solution within this stable technology branch. Future developments may focus on further increasing flux density and integrating driver electronics or color-mixing capabilities into ever-smaller package footprints.