دیتاشیت فنی LTST-C193KFKT-5A - LED نارنجی SMD با ابعاد 1.6x0.8x0.35mm - ولتاژ 1.7-2.3V - توان 75mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C193KFKT-5A یک LED چیپ نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و محدود از نظر فضا طراحی شده است. ویژگی اصلی آن پروفیل فوق‌العاده کم‌ارتفاع با ارتفاع تنها 0.35 میلی‌متر است که آن را برای الکترونیک مصرفی فوق‌نازک، نور پس‌زمینه و کاربردهای نشانگر مناسب می‌سازد؛ جایی که ارتفاع قطعه یک عامل طراحی حیاتی است. این قطعه با استفاده از ماده نیمه‌هادی AllnGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) که به دلیل بازدهی بالا و خلوص رنگ خوب شناخته می‌شود، نور نارنجی روشنی ساطع می‌کند. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری بسته‌بندی و بر روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود و کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار برداشت و قراردادن (Pick-and-Place) پرسرعت و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری بازجوشی مادون قرمز (IR) سازگار است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

این LED چندین مزیت متمایز برای طراحان ارائه می‌دهد. مطابقت با RoHS و تعیین محصول سبز آن، اطمینان از رعایت مقررات زیست‌محیطی بین‌المللی را تضمین می‌کند. فوت‌پرینت استاندارد بسته‌بندی EIA، سازگاری با طیف گسترده‌ای از چیدمان‌های PCB موجود و ابزارهای تولید را تضمین می‌کند. این قطعه همچنین با مدارهای مجتمع (IC) سازگار است، به این معنی که می‌توان آن را مستقیماً از ولتاژهای سطح منطقی معمولی با محدودیت جریان مناسب راه‌اندازی کرد که طراحی مدار را ساده می‌سازد. ترکیب پروفیل فوق‌نازک، عملکرد قابل اعتماد و بسته‌بندی مناسب برای تولید انبوه، این LED را به عنوان یک قطعه همه‌کاره برای تولید انبوه مطرح می‌کند.

2. حداکثر مقادیر مجاز مطلق

کارکرد هر قطعه الکترونیکی فراتر از حداکثر مقادیر مجاز مطلق آن می‌تواند باعث آسیب دائمی شود. برای LTST-C193KFKT-5A، حداکثر جریان مستقیم پیوسته DC در 30 میلی‌آمپر مشخص شده است. در شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه، می‌تواند جریان مستقیم پیک 80 میلی‌آمپر را تحمل کند. حداکثر اتلاف توان 75 میلی‌وات است که پارامتری حیاتی برای مدیریت حرارتی است. این قطعه می‌تواند ولتاژ معکوس تا 5 ولت را تحمل کند. محدوده دمای محیط کاری از 30- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است، در حالی که محدوده دمای نگهداری کمی گسترده‌تر از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است. برای مونتاژ، این LED برای لحیم‌کاری بازجوشی مادون قرمز با حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه درجه‌بندی شده است.

3. مشخصات الکترواپتیکی

عملکرد LED تحت شرایط آزمایش استاندارد در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص می‌شود. پارامترهای کلیدی، خروجی نور و رفتار الکتریکی آن را تعریف می‌کنند.

3.1 شدت نور و زاویه دید

در جریان مستقیم (IF) 5 میلی‌آمپر، شدت نور (Iv) دارای یک مقدار معمول در محدوده دسته‌بندی است. مقدار حداقل از 11.2 میلی‌کاندلا (mcd) شروع می‌شود و حداکثر برای بالاترین دسته به 45.0 mcd می‌رسد. شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک (CIE) را تقریب می‌زند. این قطعه دارای زاویه دید بسیار گسترده (2θ1/2) 130 درجه است. این پارامتر که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (روی محور) کاهش می‌یابد، نشان می‌دهد که LED نور را در یک ناحیه گسترده ساطع می‌کند که برای کاربردهای نیازمند دید زاویه‌باز مناسب است.

3.2 مشخصات طیفی

ویژگی‌های طیفی، رنگ نور ساطع شده را تعریف می‌کنند. طول موج تابش پیک (λP) به طور معمول 611 نانومتر (nm) است. طول موج غالب (λd)، که طول موج واحدی است که توسط چشم انسان به عنوان نماینده رنگ درک می‌شود، در جریان 5 میلی‌آمپر به طور معمول 605 نانومتر است. نیم‌عرض خط طیفی (Δλ)، که معیاری از خلوص طیفی یا باریک بودن خروجی نور حول طول موج پیک است، 17 نانومتر می‌باشد. این مقادیر مشخصه LEDهای نارنجی AllnGaP با کیفیت بالا هستند.

3.3 مشخصات الکتریکی

ولتاژ مستقیم (VF) LED، که در IF=5mA اندازه‌گیری می‌شود، از حداقل 1.70 ولت تا حداکثر 2.30 ولت متغیر است. این محدوده تابع فرآیند دسته‌بندی است که بعداً توضیح داده می‌شود. جریان معکوس (IR) بسیار کم است، با حداکثر 10 میکروآمپر (μA) هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود که نشان‌دهنده مشخصات دیودی خوب است.

4. سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلفی مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که الزامات خاص کاربردشان را برآورده می‌کنند.

4.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه دسته طبقه‌بندی می‌شود: E2 (1.70V - 1.90V)، E3 (1.90V - 2.10V) و E4 (2.10V - 2.30V). برای هر دسته تلرانس ±0.1 ولت اعمال می‌شود. انتخاب LEDها از یک دسته ولتاژ یکسان، به حفظ روشنایی یکنواخت هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند کمک می‌کند، زیرا افت ولتاژ مشابهی را تجربه خواهند کرد.

4.2 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در سه دسته طبقه‌بندی می‌شود: L (11.2 - 18.0 mcd)، M (18.0 - 28.0 mcd) و N (28.0 - 45.0 mcd). برای هر دسته شدت، تلرانس ±15% اعمال می‌شود. این دسته‌بندی برای کاربردهایی که نیازمند سطوح روشنایی یکنواخت در چندین نشانگر یا المان نور پس‌زمینه هستند، حیاتی است.

5. اطلاعات بسته‌بندی و مکانیکی

ابعاد فیزیکی و نحوه نگهداری قطعه برای طراحی و مونتاژ PCB حیاتی است.

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این LED دارای فوت‌پرینت بسیار فشرده‌ای است. نقشه‌های دقیق ابعادی در دیتاشیت، طول، عرض، ارتفاع (0.35mm) و محل شناسه کاتد را مشخص می‌کنند. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.10 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. بسته‌بندی از خطوط استاندارد EIA برای سازگاری پیروی می‌کند.

5.2 طرح پیشنهادی پد لحیم

یک الگوی لند پیشنهادی (طرح پد لحیم) برای PCB ارائه شده است. این طرح برای تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد در طول فرآیند لحیم‌کاری بازجوشی بهینه شده است. دیتاشیت حداکثر ضخامت استنسیل 0.10mm را برای اعمال خمیر لحیم پیشنهاد می‌دهد تا از پل زدن یا لحیم اضافی جلوگیری شود.

5.3 بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته با عرض 8 میلی‌متر عرضه می‌شوند که بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178mm) پیچیده شده‌اند. هر قرقره حاوی 5000 قطعه است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481-1-A-1994 است. پاکت‌های خالی قطعات با یک نوار پوشش بالایی مهر و موم می‌شوند. قوانین خاصی ذکر شده است، مانند حداکثر دو قطعه مفقود شده متوالی و حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای قرقره‌های باقی‌مانده.

6. دستورالعمل‌های مونتاژ و نگهداری

نگهداری صحیح برای حفظ قابلیت اطمینان و عملکرد ضروری است.

6.1 فرآیند لحیم‌کاری

این LED کاملاً با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجوشی مادون قرمز (IR) که استاندارد مونتاژ SMD است، سازگار است. یک پروفیل بازجوشی پیشنهادی دقیق برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم، افزایش کنترل‌شده دما، حداکثر دمای پیک که از 260 درجه سلسیوس تجاوز نکند و زمان بالای مایع (TAL) مطابق پروفیل است. کل زمان در دمای پیک باید حداکثر 10 ثانیه باشد. برای تعمیر دستی با هویه، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه محدود شود و تنها یک بار انجام شود. دیتاشیت تأکید می‌کند که پروفیل نهایی باید برای طراحی PCB خاص، قطعات و خمیر لحیم مورد استفاده، مشخصه‌یابی شود.

6.2 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، تنها باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی اپوکسی LED آسیب برسانند. روش توصیه شده، غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه است. تمیزکاری تهاجمی یا اولتراسونیک توصیه نمی‌شود مگر اینکه به طور خاص آزمایش و تأیید صلاحیت شده باشد.

6.3 شرایط نگهداری

شرایط نگهداری دقیقی برای جلوگیری از جذب رطوبت تعریف شده است که می‌تواند باعث "پاپ‌کورنینگ" (ترک خوردن بسته‌بندی) در طول بازجوشی شود. هنگامی که کیسه ضد رطوبت اصلی همراه با جاذب رطوبت مهر و موم شده است، LEDها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری و در عرض یک سال استفاده شوند. پس از باز شدن کیسه، "عمر مفید در محیط کارخانه" آغاز می‌شود. LEDها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند و توصیه می‌شود در عرض 672 ساعت (28 روز) تحت بازجوشی IR قرار گیرند. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، باید در یک ظرف دربسته همراه با جاذب رطوبت یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند. اگر عمر مفید در محیط کارخانه از 672 ساعت تجاوز کند، قبل از مونتاژ نیاز به پخت در دمای تقریبی 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت برای خارج کردن رطوبت وجود دارد.

7. اطلاعات کاربردی و ملاحظات طراحی

درک اصول عملیاتی و محدودیت‌های طراحی کلید پیاده‌سازی موفق است.

7.1 طراحی مدار درایو

LED یک قطعه جریان‌محور است. خروجی نور آن عمدتاً تابعی از جریان مستقیم است، نه ولتاژ. بنابراین، راه‌اندازی آن با یک منبع ولتاژ ثابت توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند منجر به فرار حرارتی و تخریب شود. دیتاشیت به شدت توصیه می‌کند که هنگام اتصال به یک منبع ولتاژ، از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده شود. این مقاومت جریان کاری را طبق قانون اهم تنظیم می‌کند: R = (V_supply - VF_LED) / I_desired. این عمل به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند برای اطمینان از تقسیم جریان و روشنایی یکنواخت حیاتی است، زیرا ولتاژ مستقیم (VF) می‌تواند کمی از قطعه‌ای به قطعه دیگر متفاوت باشد.

7.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 75 mW)، طراحی حرارتی مناسب هنوز برای قابلیت اطمینان بلندمدت و خروجی نور پایدار مهم است. عملکرد LED، به ویژه ولتاژ مستقیم و شدت نور، وابسته به دما است. اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای لحیم روی PCB می‌تواند به دفع گرما کمک کند. کارکرد LED در یا نزدیک حداکثر جریان نامی آن، گرمای بیشتری تولید می‌کند و ممکن است نیاز به ملاحظات حرارتی اضافی داشته باشد.

7.3 محدوده کاربرد و احتیاط‌ها

دیتاشیت مشخص می‌کند که این LED برای تجهیزات الکترونیکی معمولی مانند تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و لوازم خانگی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند که در آن خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ایمنی حمل و نقل)، مشورت با سازنده قبل از طراحی الزامی است. این یک اخطار استاندارد برای قطعات درجه تجاری است.

8. بررسی عمیق فنی و تحلیل عملکرد

فراتر از مشخصات پایه، چندین اصل زیربنایی و روندهای عملکرد برای طراحی پیشرفته مهم هستند.

8.1 رابطه بین جریان، ولتاژ و شدت

منحنی‌های عملکرد (که در دیتاشیت به آن اشاره شده است) به طور معمول نشان می‌دهند که شدت نور تقریباً به صورت خطی با جریان مستقیم در محدوده کاری نرمال افزایش می‌یابد. با این حال، بازدهی (لومن بر وات) ممکن است در یک جریان خاص به اوج برسد و سپس به دلیل افزایش اثرات حرارتی کاهش یابد. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای پیوند کمی کاهش می‌یابد.

8.2 فناوری مواد: AllnGaP

استفاده از آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AllnGaP) به عنوان ماده نیمه‌هادی فعال قابل توجه است. LEDهای AllnGaP به دلیل بازدهی بالا در نواحی طول موج قرمز، نارنجی و زرد در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP شناخته شده‌اند. آنها پایداری رنگ خوبی در طول زمان و جریان کاری و ولتاژ مستقیم نسبتاً پایینی ارائه می‌دهند. نور نارنجی 605-611 نانومتری تولید شده، زنده و به راحتی قابل مشاهده است.

8.3 طراحی نوری و زاویه دید

زاویه دید 130 درجه از طریق طراحی چیپ و شکل لنز اپوکسی حاصل می‌شود. یک زاویه دید گسترده برای نشانگرهای وضعیتی که نیاز است از زوایای مختلف دیده شوند ایده‌آل است. برای کاربردهایی که نیازمند پرتو متمرکزتر هستند، اپتیک ثانویه ضروری خواهد بود.

9. مقایسه و راهنمای انتخاب

هنگام انتخاب یک LED برای یک طراحی، مهندسان باید پارامترهای کلیدی را مقایسه کنند.

مشخصات متمایزکننده این LED:مشخصه اصلی متمایزکننده، ارتفاع فوق‌العاده کم 0.35mm آن است. در مقایسه با LEDهای چیپ استاندارد با ارتفاع 0.6mm یا 1.0mm، این امر امکان تولید محصولات نهایی نازک‌تر را فراهم می‌کند. زاویه دید گسترده 130 درجه مزیت دیگری برای روشنایی ناحیه‌ای وسیع است. فناوری AllnGaP بازدهی و رنگ خوبی برای نور نارنجی فراهم می‌کند.

معیارهای انتخاب:طراحان باید بر اساس نیازهای کاربرد اولویت‌بندی کنند: محدودیت‌های ارتفاع، روشنایی مورد نیاز (دسته شدت نور)، نقطه رنگ (طول موج غالب)، سازگاری جریان درایو و محدودیت‌های حرارتی/توانی. سیستم دسته‌بندی امکان بهینه‌سازی هزینه را با انتخاب درجه عملکرد مناسب فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: خیر، نه مستقیماً. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 3.3V، ولتاژ مستقیم معمولی 2.0V و جریان مورد نظر 5mA، مقدار مقاومت خواهد بود: (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260 اهم. یک مقاومت با مقدار استاندارد 270 اهم مناسب خواهد بود.

سوال: اگر در طول بازجوشی از محدودیت 10 ثانیه در دمای 260 درجه سلسیوس تجاوز کنم چه اتفاقی می‌افتد؟

پاسخ: تجاوز از محدودیت‌های زمان/دما می‌تواند باعث چندین مشکل شود: تخریب لنز اپوکسی (زرد شدن)، آسیب به اتصالات سیمی داخلی، یا تنش حرارتی بیش از حد روی دی نیمه‌هادی، که به طور بالقوه می‌تواند منجر به خرابی فوری یا کاهش قابلیت اطمینان بلندمدت شود.

سوال: چرا عمر نگهداری و عمر مفید در محیط کارخانه به این شدت تعریف شده است؟

پاسخ: ماده بسته‌بندی اپوکسی می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در طول فرآیند لحیم‌کاری بازجوشی با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده به سرعت به بخار تبدیل می‌شود و فشار داخلی بالایی ایجاد می‌کند. این می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن بسته‌بندی یا حتی ترک خوردن آن شود، پدیده‌ای که به "پاپ‌کورنینگ" معروف است. روش‌های نگهداری و پخت، محتوای رطوبت را کنترل می‌کنند تا از این اتفاق جلوگیری شود.

سوال: چگونه کاتد روی LED را شناسایی کنم؟

پاسخ: نقشه بسته‌بندی در دیتاشیت نشانگر کاتد را مشخص می‌کند. به طور معمول، برای چنین LEDهای چیپی، کاتد با یک نوار سبز، یک نقطه یا یک گوشه پخ‌خورده در بالا یا پایین قطعه مشخص می‌شود. همیشه برای نشانه‌گذاری خاص به نقشه مکانیکی مراجعه کنید.