دیتاشیت LED SMD مدل LTST-C198KGKT - ضخامت 0.2 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - رنگ سبز AlInGaP - توان 78 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ال‌ای‌دی LTST-C198KGKT یک ال‌ای‌دی چیپ مونتاژ سطحی فوق‌نازک است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. ویژگی اصلی آن پروفیل بسیار کم‌ضخامت تنها 0.2 میلی‌متر است که آن را برای دستگاه‌هایی که فضا و ارتفاع قطعه محدودیت حیاتی دارند، مناسب می‌سازد. این قطعه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور سبز با روشنایی بالا استفاده می‌کند. این قطعه در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی شده است که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک‌اندپلیس سرعت بالا و فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز است. این ال‌ای‌دی به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی شده و با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.

1.1 مزایای اصلی

مزایای کلیدی این قطعه ناشی از ترکیب مینیاتوری‌سازی و عملکرد آن است. ضخامت 0.2 میلی‌متری امکان یکپارچه‌سازی در محصولات فوق‌باریک را فراهم می‌کند. فناوری چیپ AlInGaP در مقایسه با مواد سنتی، بازده نوری برتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بالا در قالب کوچک می‌شود. سازگاری کامل با خطوط مونتاژ خودکار SMT (فناوری مونتاژ سطحی)، فرآیند تولید را ساده‌سازی و هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد. طراحی آن همچنین با مدارهای مجتمع (IC) سازگار است و امکان راه‌اندازی مستقیم از خروجی‌های سطح منطقی استاندارد را فراهم می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از ویژگی‌های الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر رتبه‌بندی مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (DC) 30 میلی‌آمپر است. یک جریان مستقیم پیک بالاتر تا 80 میلی‌آمپر مجاز است اما تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه برای جلوگیری از گرمای بیش از حد. حداکثر ولتاژ معکوس قابل اعمال 5 ولت است. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود. این قطعه می‌تواند تا 78 میلی‌وات توان تلف کند. محدوده دمای کاری از 30- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است و می‌تواند در دمای 40- تا 85+ درجه سلسیوس نگهداری شود. برای لحیم‌کاری، می‌تواند دمای پیک ریفلو مادون قرمز 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 10 ثانیه تحمل کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. شدت نور (Iv) مقدار معمول 60.0 میلی‌کاندلا (mcd) دارد، با حداقل مقدار مشخص شده 36.0 mcd. این شدت با استفاده از یک سنسور و فیلتر که پاسخ فوتوپیک چشم انسان را شبیه‌سازی می‌کند، اندازه‌گیری می‌شود. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه کامل تعریف می‌شود که در آن شدت به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، 130 درجه است که نشان‌دهنده الگوی دید گسترده است. طول موج غالب (λd)، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند، 570 نانومتر (سبز) است. طول موج اوج تابش (λp) 574 نانومتر است. پهنای نیم‌خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است که خلوص طیفی را توصیف می‌کند. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً در 20mA از 2.1 ولت تا 2.6 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) حداکثر 10.0 میکروآمپر است هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. LTST-C198KGKT از یک سیستم دسته‌بندی دو بعدی بر اساس شدت نور و طول موج غالب استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور

شدت نور در سه دسته طبقه‌بندی می‌شود: N2 (36.0 - 45.0 mcd)، P (45.0 - 71.0 mcd) و Q (71.0 - 112.0 mcd). یک تلرانس 15%± در هر دسته اعمال می‌شود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا ال‌ای‌دی‌ها را بر اساس سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود انتخاب کنند و یکنواختی بصری در محصولاتی که از چندین ال‌ای‌دی استفاده می‌کنند را تضمین کنند.

3.2 دسته‌بندی طول موج غالب

طول موج غالب، که سایه دقیق رنگ سبز را تعیین می‌کند، در سه دسته مرتب می‌شود: C (567.5 - 570.5 نانومتر)، D (570.5 - 573.5 نانومتر) و E (573.5 - 576.5 نانومتر). تلرانس برای هر دسته 1 نانومتر ± است. این کنترل دقیق برای کاربردهایی که ثبات رنگ مهم است، مانند نشانگرهای وضعیت یا نمایشگرهای تمام رنگی، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 5)، مفاهیم آن‌ها قابل بحث است. رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم معمولاً نمایی است و از معادله دیود پیروی می‌کند. طراحان باید محدوده VF را هنگام طراحی مدارهای محدودکننده جریان در نظر بگیرند. منحنی شدت نور در مقابل جریان مستقیم به طور کلی در محدوده کاری خطی است اما در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی اشباع خواهد شد. وابستگی دمایی ولتاژ مستقیم منفی است (VF با افزایش دما کاهش می‌یابد) که یک ویژگی استاندارد دیودهای نیمه‌هادی است. منحنی توزیع طیفی یک قله در 574 نانومتر با پهنای 15 نانومتر در نصف بیشینه نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته و قطبیت

این ال‌ای‌دی دارای طرح کلی بسته استاندارد EIA است. کاتد به وضوح در نمودار بسته‌بندی نوار و قرقره شناسایی شده است. نقشه‌های ابعادی دقیق در دیتاشیت ارائه شده است، با تمام اندازه‌ها بر حسب میلی‌متر و تلرانس عمومی 0.10± میلی‌متر. پروفیل فوق‌نازک 0.2 میلی‌متری یک مشخصه مکانیکی کلیدی است.

5.2 طراحی پد لحیم توصیه شده

یک طرح پد لحیم پیشنهادی ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که اتصال لحیم قابل اطمینان تشکیل شده و تراز مناسب در حین ریفلو حفظ می‌شود. توصیه شامل حداکثر ضخامت استنسیل 0.08 میلی‌متر برای کنترل حجم خمیر لحیم و جلوگیری از پل زدن یا ایستادن قائم قطعه بسیار کوچک است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو مادون قرمز پیشنهادی برای فرآیندهای لحیم بدون سرب ارائه شده است که با استانداردهای JEDEC مطابقت دارد. پارامترهای کلیدی شامل ناحیه پیش‌گرم 150-200 درجه سلسیوس، حداکثر زمان پیش‌گرم 120 ثانیه، حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس و زمان بالای نقطه ذوب (در دمای پیک) محدود به حداکثر 10 ثانیه است. این پروفیل برای به حداقل رساندن تنش حرارتی روی بسته ال‌ای‌دی در حالی که اطمینان از ریفلو مناسب لحیم حاصل می‌شود، طراحی شده است.

6.2 شرایط نگهداری و جابجایی

تخلیه الکترواستاتیک (ESD) می‌تواند به ال‌ای‌دی آسیب برساند. جابجایی با مچ‌بندهای زمین‌شده و روی تجهیزات به درستی زمین‌شده اجباری است. برای نگهداری، کیسه‌های ضد رطوبت بازنشده همراه با جاذب رطوبت باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شوند که عمر قفسه یک سال است. پس از باز شدن، ال‌ای‌دی‌ها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری و در عرض یک هفته استفاده شوند. اگر مدت طولانی‌تری خارج از کیسه اصلی نگهداری شوند، باید قبل از لحیم‌کاری حداقل به مدت 20 ساعت در دمای 60 درجه سلسیوس پخته شوند تا رطوبت جذب شده خارج شده و از "پاپ‌کورنینگ" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری ال‌ای‌دی در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به ماده بسته یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) است. هر قرقره کامل حاوی 5000 قطعه است. برای مقادیر کمتر از یک قرقره کامل، حداقل مقدار بسته‌بندی برای دسته‌های باقی‌مانده 500 قطعه اعمال می‌شود. مشخصات نوار و قرقره از استانداردهای ANSI/EIA 481 پیروی می‌کند. نوار دارای پوشش بالایی برای محافظت از قطعات است و حداکثر تعداد مجاز قطعات مفقود متوالی در نوار دو عدد است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این ال‌ای‌دی برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. پروفیل نازک آن آن را برای نور پس‌زمینه در لوازم الکترونیکی مصرفی فوق‌باریک (تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌ها)، نشانگرهای وضعیت در دستگاه‌های قابل حمل و روشنایی پنل در ابزار دقیق ایده‌آل می‌سازد. روشنایی بالا و زاویه دید گسترده آن برای کاربردهایی که نیاز به دید خوب دارند مناسب است.

8.2 ملاحظات طراحی

طراحان مدار باید محدودکننده جریان مناسبی، معمولاً با استفاده از یک مقاومت سری، پیاده‌سازی کنند تا اطمینان حاصل شود که جریان مستقیم از حداکثر رتبه DC 30 میلی‌آمپر تجاوز نمی‌کند. تغییرات ولتاژ مستقیم (2.1V تا 2.6V) باید در طراحی منبع تغذیه در نظر گرفته شود. برای یکنواختی بصری در آرایه‌های چند ال‌ای‌دی، مشخص کردن ال‌ای‌دی‌ها از یک دسته شدت نور و طول موج یکسان بسیار مهم است. طرح PCB باید از ابعاد پد لحیم توصیه شده و دستورالعمل‌های استنسیل پیروی کند تا مونتاژ قابل اطمینان تضمین شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LTST-C198KGKT در ترکیب نازکی شدید (0.2mm) و استفاده از فناوری AlInGaP نهفته است. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های سبز قدیمی GaP (گالیم فسفید)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. در مقایسه با سایر ال‌ای‌دی‌های نازک، زاویه دید مشخص شده 130 درجه آن به طور قابل توجهی گسترده است و دید خارج از محور بهتری فراهم می‌کند. سازگاری آن با ریفلو مادون قرمز استاندارد و بسته‌بندی نوار و قرقره، آن را به یک راه‌حل جایگزین مستقیم برای تولید انبوه خودکار تبدیل می‌کند، برخلاف برخی ال‌ای‌دی‌های قدیمی از نوع سوراخ‌دار یا دستی.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

پاسخ: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. ولتاژ مستقیم حداکثر ~2.6V است. اتصال مستقیم 3.3V اجازه می‌دهد جریان بیش از حد جاری شود و به طور بالقوه ال‌ای‌دی را از بین ببرد. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (Vcc - Vf) / If محاسبه کنید.

سوال: رتبه "جریان مستقیم پیک" به چه معناست؟

پاسخ: به این معنی است که می‌توانید به طور مختصر ال‌ای‌دی را با حداکثر 80mA پالس بزنید تا روشنایی لحظه‌ای بالاتری به دست آورید، اما تنها تحت شرایط بسیار خاص: عرض پالس 0.1ms و چرخه کاری 10% یا کمتر. این برای کارکرد پیوسته نیست.

سوال: چرا اگر ال‌ای‌دی‌ها خارج از کیسه نگهداری شوند، نیاز به پخت دارند؟

پاسخ: بسته پلاستیکی می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در حین گرمایش سریع لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت می‌تواند به صورت انفجاری تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ‌کورنینگ") شود. پخت این رطوبت جذب شده را خارج می‌کند.

11. مورد عملی طراحی

طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه پوشیدنی را در نظر بگیرید. دستگاه دارای PCB سخت-انعطاف‌پذیر با محدودیت ارتفاع زیر 0.3mm در ناحیه نشانگر است. LTST-C198KGKT با ضخامت 0.2mm کاملاً مناسب است. یک نشانگر سبز برای نشان دادن "شارژ کامل" مورد نیاز است. طراح ال‌ای‌دی‌ها را از دسته "P" برای شدت نور و دسته "D" برای طول موج انتخاب می‌کند تا ثبات رنگ و روشنایی در تمام واحدها تضمین شود. ال‌ای‌دی در 15 میلی‌آمپر (به خوبی زیر حداکثر 30 میلی‌آمپر) از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان از ریل باتری 3.0V دستگاه راه‌اندازی می‌شود که روشنایی کافی با مصرف انرژی کم فراهم می‌کند. طرح PCB از هندسه پد توصیه شده استفاده می‌کند و کارخانه مونتاژ از پروفیل ریفلو ارائه شده استفاده می‌کند که منجر به تولید قابل اطمینان و بازده بالا می‌شود.

12. معرفی اصل فناوری

ال‌ای‌دی بر اساس یک پیوندگاه p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی شکاف نوار نیمه‌هادی را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، سبز در حدود 570 نانومتر. بسته فوق‌نازک با استفاده از یک دی ال‌ای‌دی در مقیاس چیپ با حداقل مقدار ماده پوششی به دست می‌آید، برخلاف ال‌ای‌دی‌های سنتی با لنز پلاستیکی قالب‌گیری شده.

13. روندهای فناوری

روند در ال‌ای‌دی‌های نشانگر و نور پس‌زمینه به سمت مینیاتوری‌سازی بیشتر، بازده بالاتر و ثبات رنگ بهتر ادامه دارد. ارتفاع بسته‌ها از 0.2mm به سمت پروفیل‌های حتی نازک‌تر در حرکت است. استفاده روزافزون از مواد نیمه‌هادی پیشرفته مانند InGaN (برای آبی/سبز/سفید) و AlInGaP (برای قرمز/نارنجی/زرد/سبز) برای جایگزینی مواد کم‌بازده وجود دارد. یکپارچه‌سازی روند دیگری است، با آرایه‌های چند ال‌ای‌دی یا ال‌ای‌دی‌های ترکیب شده با درایور IC در بسته‌های تک. علاوه بر این، تلاش برای بازده انرژی، رتبه‌بندی لومن بر وات بالاتر را پیش می‌برد و مصرف انرژی در کاربردهای نهایی را کاهش می‌دهد. آزمایش خودکار و مشخصات دسته‌بندی سخت‌گیرانه‌تر در حال تبدیل شدن به استاندارد برای پاسخگویی به نیازهای نمایشگرهای با وضوح بالا و کاربردهایی که نیاز به تطبیق رنگ دقیق دارند، هستند.