دیتاشیت LED SMD مدل LTST-C191KRKT-5A - ارتفاع 0.55 میلی‌متر - ولتاژ پیش‌روی معمولی 2.0 ولت - اتلاف توان 75 میلی‌وات - رنگ قرمز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C191KRKT-5A یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. مشخصه اصلی تعیین‌کننده آن، پروفیل فوق‌العاده پایین با ارتفاع بسته‌بندی تنها 0.55 میلی‌متر است. این ویژگی آن را برای کاربردهایی که محدودیت فضا حیاتی است، مانند نمایشگرهای فوق‌نازک، دستگاه‌های همراه و ماژول‌های نور پس‌زمینه ایده‌آل می‌سازد. این قطعه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشه نورافشان استفاده می‌کند که به دلیل تولید نور قرمز با بازدهی بالا شناخته شده است. LED بر روی نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری که روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متری) قطر نصب شده است، عرضه می‌شود و فرآیندهای مونتاژ اتوماتیک برداشت و جایگذاری با سرعت بالا را تسهیل می‌کند. این محصول کاملاً با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود. پارامترهای کلیدی شامل حداکثر اتلاف توان 75 میلی‌وات (mW) در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد است. حداکثر جریان پیش‌روی پیوسته (DC) در 30 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است. برای عملکرد پالسی، جریان پیش‌روی اوج 80 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص مجاز است: چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. قطعه می‌تواند ولتاژ معکوس تا 5 ولت را تحمل کند. محدوده دمای کاری از 30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که محدوده دمای نگهداری کمی وسیع‌تر و از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است. یک درجه‌بندی حیاتی برای مونتاژ، شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز است که مشخص می‌کند LED می‌تواند دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد را حداکثر به مدت 5 ثانیه تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این مشخصات در شرایط آزمایش استاندارد Ta=25°C و جریان پیش‌روی (IF) 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. شدت نور (Iv)، که معیاری از روشنایی درک شده است، یک مقدار معمولی دارد اما با حداقل‌های باینینگ شده از 7.1 میلی‌کاندلا تا 28.0 میلی‌کاندلا ارائه می‌شود (به بخش 3 مراجعه کنید). زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، 130 درجه وسیع است و یک الگوی تابش گسترده فراهم می‌کند. طول موج اوج تابش (λP) معمولاً 639 نانومتر (nm) است، در حالی که طول موج غالب (λd)، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، 630 نانومتر است. پهنای باند طیفی (Δλ) تقریباً 20 نانومتر است. ولتاژ پیش‌روی (VF) در 5 میلی‌آمپر مقدار معمولی 2.0 ولت دارد، با محدوده‌ای از 1.6 ولت تا 2.2 ولت، و همچنین مشمول باینینگ است. جریان معکوس (IR) حداکثر 10 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت است و ظرفیت پیوند (C) معمولاً 40 پیکوفاراد است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌های مختلف (باین) مرتب می‌شوند. LTST-C191KRKT-5A از یک سیستم باینینگ دو بعدی استفاده می‌کند.

3.1 باینینگ ولتاژ پیش‌روی

ولتاژ پیش‌روی در شش کد (1 تا 6) باینینگ می‌شود. هر باین نشان‌دهنده یک محدوده 0.1 ولتی است، از 1.6-1.7 ولت برای باین 1 تا 2.1-2.2 ولت برای باین 6. یک تلرانس ±0.1 ولت برای هر باین اعمال می‌شود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا LEDهایی با VF نزدیک به هم را برای کاربردهایی که اشتراک یکنواخت جریان در اتصالات موازی مهم است، انتخاب کنند.

3.2 باینینگ شدت نور

شدت نور در چهار کد باینینگ می‌شود: K، L، M و N. باین K شدت‌های 7.10 تا 11.2 میلی‌کاندلا (mcd)، باین L از 11.2 تا 18.0 mcd، باین M از 18.0 تا 28.0 mcd و باین N از 28.0 تا 45.0 mcd را پوشش می‌دهد که همگی در IF=5mA اندازه‌گیری شده‌اند. یک تلرانس ±15% برای هر باین شدت نور اعمال می‌شود. این سیستم امکان انتخاب بر اساس سطوح روشنایی مورد نیاز را فراهم می‌کند و به دستیابی ظاهر یکنواخت در آرایه‌های چند LED کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (به عنوان مثال، شکل 1 برای توزیع طیفی، شکل 6 برای زاویه دید)، روند کلی آن‌ها قابل توصیف است. رابطه بین جریان پیش‌روی (IF) و ولتاژ پیش‌روی (VF) غیرخطی است و از مشخصه نمایی معمول دیود پیروی می‌کند. شدت نور تقریباً متناسب با جریان پیش‌روی در محدوده کاری است. طول موج اوج (λP) و طول موج غالب (λd) ممکن است ضریب دمایی منفی کمی نشان دهند، به این معنی که با افزایش دمای پیوند می‌توانند به سمت طول‌موج‌های بلندتر (انتقال به قرمز) جابجا شوند. ولتاژ پیش‌روی معمولاً با افزایش دما کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED دارای فوت‌پرینت بسته‌بندی استاندارد صنعتی EIA است. بعد کلیدی، ارتفاع فوق‌العاده پایین 0.55 میلی‌متر است. نقشه‌های مکانیکی دقیق، طول، عرض، فاصله پایه‌ها و سایر ابعاد حیاتی را مشخص می‌کنند که همگی با تلرانس استاندارد ±0.10 میلی‌متر هستند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. لنز شفاف است و اجازه می‌دهد رنگ قرمز ذاتی تراشه AlInGaP بدون پخش منتشر شود.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

دیتاشیت شامل یک طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری (الگوی لند) برای طراحی PCB است. این الگو برای تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد و پایداری مکانیکی در حین ریفلو بهینه شده است. کاتد معمولاً توسط یک نشانگر بصری روی بسته LED، مانند یک شکاف، یک نقطه سبز یا یک گوشه برش‌خورده روی لنز شناسایی می‌شود. تراز صحیح قطبیت برای عملکرد قطعه حیاتی است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل‌های لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه با هر دو فرآیند ریفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار سازگار است. دو پروفیل ریفلو پیشنهادی ارائه شده است: یکی برای خمیر لحیم استاندارد (قلع-سرب) و دیگری برای خمیر لحیم بدون سرب (SnAgCu). پروفیل بدون سرب سخت‌گیرانه‌تر است و نیاز به کنترل دقیق مراحل پیش‌گرم، خیساندن، ریفلو و خنک‌سازی برای جلوگیری از شوک حرارتی در حین اطمینان از تشکیل اتصال لحیم مناسب دارد. حداکثر شرایط مطلق برای خود LED، دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه است.

6.2 نگهداری و جابجایی

LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 70% نگهداری شوند. پس از خارج کردن از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت، توصیه می‌شود فرآیند لحیم‌کاری ریفلو IR حداکثر ظرف 672 ساعت (28 روز) تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، LEDها باید در یک ظرف دربسته همراه با ماده جاذب رطوبت یا در جو نیتروژن نگهداری شوند. قطعاتی که بیش از 672 ساعت نگهداری شده‌اند ممکن است نیاز به فرآیند پخت (به عنوان مثال، 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت) برای حذف رطوبت جذب شده و جلوگیری از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو داشته باشند.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. استفاده از تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص یا قوی می‌تواند به لنز پلاستیکی و بسته آسیب برساند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد، نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متری) قطر است. هر قرقره حاوی 5000 عدد LED مدل LTST-C191KRKT-5A است. جیب‌های نوار با یک نوار پوشش محافظ بالایی مهر و موم شده‌اند. بسته‌بندی از استاندارد ANSI/EIA 481-1-A-1994 پیروی می‌کند. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل تعداد بسته‌بندی برای قطعات باقیمانده 500 عدد اعمال می‌شود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود. یک اشتباه رایج در مدار، اتصال مستقیم چندین LED به صورت موازی به یک منبع جریان واحد است (مدار B در دیتاشیت). به دلیل تغییرات طبیعی در مشخصه ولتاژ پیش‌روی (VF) بین LEDهای منفرد، این امر می‌تواند منجر به عدم تعادل شدید جریان شود، به طوری که یک LED ممکن است بیشتر جریان را بکشد و بیش از حد گرم شود، در حالی که بقیه کم‌نور باقی می‌مانند. مقاومت سری برای هر LED به تثبیت جریان و ترویج روشنایی یکنواخت کمک می‌کند.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED نسبت به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. در حین جابجایی و مونتاژ باید اقدامات احتیاطی انجام شود: پرسنل باید از مچ‌بندهای اتصال به زمین یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند؛ تمام ایستگاه‌های کاری، تجهیزات و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شده باشند؛ و می‌توان از یک یونیزه‌کننده برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی جمع شود، استفاده کرد. آسیب ESD ممکن است بلافاصله قابل مشاهده نباشد اما می‌تواند عملکرد را کاهش دهد یا باعث خرابی زودرس شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

مزیت اصلی متمایزکننده LTST-C191KRKT-5A، پروفیل 0.55 میلی‌متری آن است که به طور قابل توجهی نازک‌تر از بسیاری از LEDهای SMD استاندارد (مانند بسته‌های 0603 یا 0805 که اغلب بیش از 0.8 میلی‌متر ارتفاع دارند) است. استفاده از فناوری AlInGaP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازده نوری بالاتری برای نور قرمز فراهم می‌کند که منجر به خروجی روشن‌تر برای همان جریان راه‌اندازی می‌شود. زاویه دید وسیع 130 درجه، مزیت دیگری برای کاربردهایی است که نیاز به نورپردازی ناحیه گسترده به جای پرتو متمرکز دارند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این LED را بدون مقاومت سری راه‌اندازی کنم؟

ج: توصیه نمی‌شود. راه‌اندازی مستقیم یک LED از یک منبع ولتاژ بدون محدود کردن جریان، به احتمال زیاد به دلیل جریان بیش از حد آن را از بین می‌برد. همیشه از یک مقاومت سری یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

س: تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج اوج (λP)، طول‌موجی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است. طول موج غالب (λd) از مختصات رنگ مشتق می‌شود و نشان‌دهنده طول‌موج واحد یک نور تک‌فام خالص است که توسط چشم انسان به عنوان همان رنگ درک می‌شود. λd برای مشخص کردن رنگ مرتبط‌تر است.

س: چگونه کد باین در شماره قطعه را تفسیر کنم؟

ج: شماره قطعه LTST-C191KRKT-5A حاوی اطلاعات باین است. بخش "KRKT" معمولاً کدهای باین شدت نور و ولتاژ را رمزگذاری می‌کند. برای درک محدوده عملکرد خاص قطعه سفارش داده شده، به لیست کدهای باین در دیتاشیت مراجعه کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک دستگاه پزشکی قابل حمل را در نظر بگیرید. فضا به شدت محدود است و پنل باید از زوایای مختلف قابل خواندن باشد. ارتفاع 0.55 میلی‌متری LTST-C191KRKT-5A به آن اجازه می‌دهد تا در پشت یک قاب جلوی نازک جای گیرد. انتخاب LEDها از یک باین شدت نور یکسان (مثلاً همه از باین "M") اطمینان می‌دهد که تمام چراغ‌های نشانگر روشنایی یکنواختی دارند. استفاده از یک مقاومت سری برای هر LED، که بر اساس ولتاژ تغذیه و VF معمولی 2.0 ولت در جریان مورد نظر (مثلاً 5-10 میلی‌آمپر) محاسبه شده است، عملکرد پایدار و طول عمر را تضمین می‌کند. زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای اطمینان می‌دهد که نشانگر حتی زمانی که دستگاه از محور خارج دیده می‌شود، قابل مشاهده است.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

یک LED یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ پیش‌روی اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. ماده نیمه‌هادی خاص (در این مورد AlInGaP) انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور منتشر شده را دیکته می‌کند. یک LED قرمز AlInGaP دارای انرژی گاف نواری متناظر با فوتون‌ها در بخش قرمز طیف مرئی (~640-630 نانومتر) است.

13. روندهای فناوری

روند در LEDهای SMD برای الکترونیک مصرفی و صنعتی به سمت کوچک‌سازی، بازدهی بالاتر و قابلیت اطمینان بهبود یافته ادامه دارد. ارتفاع بسته‌بندی‌ها در حال کاهش است تا محصولات نهایی نازک‌تری را ممکن سازد. بهبودهای بازدهی (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) توسط پیشرفت‌ها در طراحی تراشه، رشد اپیتاکسیال و بازده استخراج بسته‌بندی هدایت می‌شود. همچنین تمرکز بر افزایش ثبات رنگ و پایداری در برابر دما و طول عمر وجود دارد. استفاده از مواد بدون سرب و سازگار با دمای بالا در بسته‌بندی، استاندارد است تا با مقررات زیست‌محیطی مطابقت داشته باشد و فرآیندهای مونتاژ سخت‌گیرانه را تحمل کند.