دیتاشیت LED SMD مدل LTST-C171KEKT - ابعاد 3.2x1.6x0.8 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 2.4 ولت - توان 75 میلی‌وات - رنگ قرمز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی LTST-C171KEKT یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) از دسته ال‌ای‌دی‌های چیپ است. مشخصه اصلی تعریف‌کننده آن، پروفیل فوق‌العاده کم‌ارتفاع با ارتفاع بسته‌بندی تنها 0.8 میلی‌متر است. این ویژگی آن را برای کاربردهایی که محدودیت فضا، به‌ویژه در ارتفاع عمودی (Z-height)، حیاتی است، مناسب می‌سازد. این قطعه از ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) به‌عنوان منبع نور استفاده می‌کند که برای تولید نور قرمز با بازدهی بالا طراحی شده است. ال‌ای‌دی در قالب بسته‌بندی استاندارد سازگار با EIA عرضه می‌شود، بر روی نوار حامل 8 میلی‌متری سوار شده و روی قرقره‌های 7 اینچی پیچیده می‌شود که این امر سازگاری با تجهیزات اتوماتیک برداشت و جایگذاری سرعت‌بالا مورد استفاده در تولید الکترونیک مدرن را تسهیل می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

محدوده‌های حداکثر مطلق، مرزهای تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این شرایط برای کارکرد عادی نیستند. برای LTST-C171KEKT، حداکثر جریان مستقیم پیوسته (DC) در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس، 30 میلی‌آمپر مشخص شده است. قطعه می‌تواند جریان‌های لحظه‌ای بالاتری را در شرایط پالسی تحمل کند، به‌طوری که جریان مستقیم پیک 80 میلی‌آمپر در چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. حداکثر اتلاف توان 75 میلی‌وات است. یک پارامتر حرارتی حیاتی، ضریب کاهش جریان مستقیم است که از دمای 50 درجه سلسیوس به بعد به صورت خطی با نرخ 0.4 میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس اعمال می‌شود. این بدان معناست که جریان پیوسته مجاز باید با افزایش دمای کارکرد به بالای 50 درجه سلسیوس کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود. حداکثر ولتاژ معکوسی که می‌توان بدون ایجاد شکست اعمال کرد، 5 ولت است. این قطعه برای کارکرد و ذخیره‌سازی در محدوده دمایی 55- درجه تا 85+ درجه سلسیوس درجه‌بندی شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

مشخصات کارکرد معمول در دمای محیط 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده‌اند. پارامتر نوری کلیدی، شدت نور (Iv)، در شرایط تست جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر (IF)، مقدار معمول 54.0 میلی‌کاندلا (mcd) را دارد. توجه به این نکته مهم است که این اندازه‌گیری با استفاده از سنسور و فیلتری انجام می‌شود که بر منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE کالیبره شده‌اند. زاویه دید، که به‌عنوان 2θ1/2 تعریف می‌شود (جایی که شدت نور به نصف مقدار محوری خود می‌رسد)، 130 درجه وسیع است که نشان‌دهنده الگوی تابش گسترده و پخش‌شونده است، نه یک پرتو باریک. مشخصات طیفی، طول موج تابش پیک (λP) را معمولاً در 632 نانومتر نشان می‌دهد، در حالی که طول موج غالب (λd) که از نظر ادراکی رنگ را تعریف می‌کند، معمولاً 624 نانومتر است. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که گستردگی طول‌موج‌های تابش‌یافته را توصیف می‌کند. از نظر الکتریکی، ولتاژ مستقیم (VF) در جریان 20 میلی‌آمپر معمولاً 2.4 ولت و حداکثر 2.4 ولت است. جریان معکوس (IR) بسیار کم است و حداکثر 10 میکروآمپر در بایاس معکوس کامل 5 ولت است. ظرفیت خازنی قطعه (C) در بایاس صفر و فرکانس 1 مگاهرتز، معمولاً 40 پیکوفاراد است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

این محصول از یک سیستم دسته‌بندی برای طبقه‌بندی واحدها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری‌شده آنها استفاده می‌کند. این امر ثبات را در یک دسته تولیدی برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت دارند، تضمین می‌کند. کدهای دسته برای LTST-C171KEKT به شرح زیر تعریف شده‌اند: کد دسته M شدت‌های 18.0 تا 28.0 mcd، N از 28.0 تا 45.0 mcd، P از 45.0 تا 71.0 mcd، Q از 71.0 تا 112.0 mcd و R از 112.0 تا 180.0 mcd را پوشش می‌دهد که همگی در جریان IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند. یک تلرانس 15%± به حدود هر دسته شدت نور اعمال می‌شود. دیتاشیت برای این شماره قطعه خاص، دسته‌بندی جداگانه‌ای برای طول موج غالب یا ولتاژ مستقیم نشان نمی‌دهد که نشان‌دهنده کنترل دقیق روی این پارامترها یا ارائه تک‌دسته است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که متن ارائه‌شده به منحنی‌های مشخصه معمول در صفحه 6 ارجاع داده، نمودارهای خاص در متن گنجانده نشده‌اند. بر اساس رفتار استاندارد ال‌ای‌دی، انتظار می‌رود منحنی‌هایی مشاهده شود که رابطه بین جریان مستقیم (IF) و شدت نور (Iv) را نشان می‌دهند که در محدوده کارکرد عادی عموماً خطی است. یک منحنی حیاتی دیگر، ولتاژ مستقیم (VF) در مقابل جریان مستقیم (IF) را به تصویر می‌کشد که مشخصه نمایی I-V دیود را نشان می‌دهد. منحنی‌های وابستگی به دما نیز استاندارد هستند و نشان می‌دهند که شدت نور و ولتاژ مستقیم چگونه با دمای محیط یا اتصال تغییر می‌کنند که معمولاً با افزایش دما، کاهش شدت نور و کاهش جزئی در VF را نشان می‌دهند. یک منحنی توزیع توان طیفی نسبی، به صورت بصری قله تابش در حدود 632 نانومتر و پهنای نیمه 20 نانومتری را نمایش می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ال‌ای‌دی در یک فوت‌پرینت استاندارد صنعتی ال‌ای‌دی چیپ بسته‌بندی شده است. ویژگی مکانیکی کلیدی، ارتفاع فوق‌نازک 0.80 میلی‌متری است. به نقشه‌های ابعاد دقیق بسته‌بندی ارجاع داده شده که طول، عرض، فاصله پایه‌ها و سایر تلرانس‌های مکانیکی حیاتی را مشخص می‌کند که معمولاً 0.10± میلی‌متر است. این قطعه برای بسته‌بندی نوار و قرقره سازگار با مونتاژ اتوماتیک طراحی شده است. مشخصات قرقره از استانداردهای ANSI/EIA 481-1-A-1994 پیروی می‌کند. یک قرقره به قطر 7 اینچ حاوی 3000 قطعه است. نوار دارای حفره‌هایی است که با یک نوار پوششی مهر و موم شده‌اند. راهنماها حداکثر دو قطعه مفقود شده متوالی (حفره‌های خالی) و حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای قرقره‌های باقی‌مانده را مشخص می‌کنند. ابعاد پیشنهادی طرح پد لحیم‌کاری نیز ارائه شده تا اطمینان حاصل شود که اتصالات لحیم به درستی تشکیل شده و پایداری مکانیکی در حین و پس از فرآیند ریفلو حفظ می‌شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

این قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار سازگار است که برای مونتاژ بدون سرب ضروری است. محدودیت‌های شرایط لحیم‌کاری خاص ارائه شده است. برای لحیم‌کاری موجی، حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 5 ثانیه مشخص شده است. برای ریفلو مادون قرمز، همان دمای پیک 260 درجه به مدت 5 ثانیه مجاز است. برای ریفلو فاز بخار، شرایط 215 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 دقیقه است. دیتاشیت شامل پروفیل‌های دمایی ریفلو پیشنهادی برای هر دو فرآیند عادی (قلع-سرب) و بدون سرب است. توصیه پروفایل بدون سرب صراحتاً بیان می‌کند که برای استفاده با خمیر لحیم SnAgCu (قلع-نقره-مس) است. توصیه‌های کلی اضافی لحیم‌کاری در بخش احتیاط‌ها فهرست شده‌اند، از جمله پارامترهای پیش‌گرم و حداکثر دمای هویه لحیم‌کاری (300 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه، فقط یک بار).

7. توصیه‌های کاربردی

این ال‌ای‌دی برای کاربردهای تجهیزات الکترونیکی عمومی، مانند تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و لوازم خانگی طراحی شده است. یک ملاحظه طراحی حیاتی این است که ال‌ای‌دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین ال‌ای‌دی به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر ال‌ای‌دی منفرد استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی چندین ال‌ای‌دی به صورت موازی مستقیماً از یک منبع ولتاژ بدون مقاومت‌های جداگانه (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصات ولتاژ مستقیم (Vf) بین ال‌ای‌دی‌های منفرد می‌تواند باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه، روشنایی ادراک‌شده شود. زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای، آن را برای نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه آیکون‌ها یا نورپردازی عمومی که پوشش زاویه‌ای گسترده مطلوب است، مناسب می‌سازد.

8. دستورالعمل‌های حمل، نگهداری و احتیاط‌ها

دستورالعمل‌های جامع حمل و نقل برای اطمینان از قابلیت اطمینان ارائه شده است. برای نگهداری، محیط نباید از 30 درجه سلسیوس و 60% رطوبت نسبی تجاوز کند. اگر ال‌ای‌دی‌ها از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خود خارج شوند، توصیه می‌شود فرآیند لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز در عرض 672 ساعت (28 روز) تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، نگهداری در یک ظرف درب‌سته با ماده جاذب رطوبت یا در اتمسفر نیتروژن توصیه می‌شود. اگر نگهداری بیش از 672 ساعت طول بکشد، پخت در دمای حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت قبل از مونتاژ توصیه می‌شود تا رطوبت جذب‌شده حذف و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود. برای تمیز کردن، فقط باید از حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل یا اتیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی آسیب برسانند. احتیاط‌های قوی در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) اجباری است، زیرا قطعه حساس است. توصیه‌ها شامل استفاده از بند مچ زمین‌شده، زمین کردن تمام تجهیزات و سطوح کار و استفاده از یونیزه‌کننده‌ها برای خنثی کردن بار استاتیک است. آسیب ESD می‌تواند به صورت جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم پایین یا عدم روشنایی در جریان‌های کم ظاهر شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

عامل تمایز اصلی LTST-C171KEKT، پروفیل 0.8 میلی‌متری آن است که برای یک ال‌ای‌دی چیپ فوق‌العاده کم‌ارتفاع محسوب می‌شود. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های چیپ استاندارد با ارتفاع 1.0 یا 1.2 میلی‌متر، این امکان طراحی در محصولات نهایی نازک‌تر را فراهم می‌کند. استفاده از فناوری AlInGaP بازده نوری بالایی برای نور قرمز ارائه می‌دهد که معمولاً عملکرد و پایداری بهتری نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP ارائه می‌کند. زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای ویژگی کلیدی دیگری است که تابش نور بسیار گسترده و یکنواختی را در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های با زاویه دید باریک‌تر ارائه می‌دهد که برای کاربردهای پرتو متمرکز مناسب‌تر هستند. سازگاری آن با ریفلو استاندارد IR/فاز بخار و بسته‌بندی نوار و قرقره، آن را به یک قطعه جایگزین مستقیم برای خطوط اتوماتیک فناوری نصب‌سطحی (SMT) با حجم بالا تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: مزیت اصلی ارتفاع 0.8mm چیست؟

پ: امکان ادغام در دستگاه‌های الکترونیکی فوق‌العاده نازک، مانند گوشی‌های هوشمند مدرن، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌های فوق‌نازک و فناوری‌های پوشیدنی را فراهم می‌کند، جایی که فضای داخلی بسیار محدود است.



س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً از منبع تغذیه منطقی 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. یک ال‌ای‌دی باید با یک منبع محدودکننده جریان راه‌اندازی شود. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد شده و دستگاه را از بین می‌برد. همیشه از یک مقاومت سری یا یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید.



س: چرا برای هر ال‌ای‌دی در حالت موازی به یک مقاومت سری نیاز است؟

پ: ولتاژ مستقیم (Vf) ال‌ای‌دی‌ها دارای تلرانس تولید است. بدون مقاومت‌های جداگانه، ال‌ای‌دی‌هایی با Vf کمی پایین‌تر، جریان نامتناسبی بیشتری می‌کشند، روشن‌تر شده و ممکن است بیش از حد گرم شوند، در حالی که آن‌هایی با Vf بالاتر، کم‌نورتر خواهند بود. مقاومت به یکسان‌سازی جریان کمک می‌کند.



س: آیا این ال‌ای‌دی برای کاربردهای فضای باز مناسب است؟

پ: محدوده دمای کارکرد 55- درجه تا 85+ درجه سلسیوس است که بیشتر شرایط فضای باز را پوشش می‌دهد. با این حال، قابلیت اطمینان بلندمدت در محیط‌های بیرونی همچنین به عواملی مانند قرارگیری در معUV و آب‌بندی رطوبتی مونتاژ محصول نهایی بستگی دارد که برای قطعه به تنهایی مشخص نشده است.



س: معنای لنز "Water Clear" چیست؟

پ: نشان می‌دهد که ماده لنز شفاف و بی‌رنگ است. این اجازه می‌دهد رنگ ذاتی چیپ AlInGaP (قرمز) بدون هیچ رنگ‌آمیزی یا پخش‌شدگی از خود لنز ساطع شود که منجر به رنگی اشباع‌شده می‌گردد.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک روتر شبکه باریک.

طراحی نیازمند چندین ال‌ای‌دی وضعیت قرمز (برای برق، اینترنت، Wi-Fi و غیره) است که روی یک پنل جلویی با عمق محدود پشت صفحه نما قرار گیرند. استفاده از ال‌ای‌دی‌های سنتی با ارتفاع 1.2mm، محفظه محصول ضخیم‌تر یا طراحی پیچیده PCB پلکانی را تحمیل می‌کرد. با انتخاب LTST-C171KEKT با ارتفاع 0.8mm، PCB می‌تواند نزدیک‌تر به پنل جلویی قرار گیرد و در هر محل ال‌ای‌دی 0.4mm از فضای عمودی صرفه‌جویی شود. این امر امکان طراحی روتری باریک‌تر و فشرده‌تر را فراهم می‌کند. زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای اطمینان می‌دهد که چراغ‌های نشانگر از طیف وسیعی از موقعیت‌های دید در یک اتاق به وضوح قابل مشاهده باشند. طراح مدل مدار A را پیاده‌سازی می‌کند و از یک مقاومت محدودکننده جریان برای هر ال‌ای‌دی که به صورت موازی به ریل 3.3V روی میکروکنترلر برد متصل شده است، استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که همه نشانگرها روشنایی یکنواختی دارند. طرح PCB از ابعاد پد لحیم‌کاری پیشنهادی دیتاشیت پیروی می‌کند تا اتصالات لحیم قابل اطمینان در طول فرآیند ریفلو بدون سرب مشخص‌شده برای مونتاژ برد اصلی تضمین شود.

12. اصل کارکرد

تابش نور در این ال‌ای‌دی بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی است. ناحیه فعال از فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP)، یک ماده نیمه‌هادی با گاف نواری مستقیم، تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس مستقیم بیش از انرژی گاف نواری ماده اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار به صورت تابشی بازترکیب می‌شوند؛ یعنی هنگامی که یک الکترون با یک حفره بازترکیب می‌شود، انرژی را به شکل یک فوتون آزاد می‌کند. طول موج (رنگ) فوتون ساطع‌شده توسط انرژی گاف نواری ماده AlInGaP تعیین می‌شود که برای تولید فوتون‌ها در بخش قرمز طیف مرئی (حدود 624-632 نانومتر) طراحی شده است. لنز اپوکسی "شفاف مانند آب"، چیپ نیمه‌هادی را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی ارائه می‌دهد، پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد (منجر به زاویه دید 130 درجه می‌شود) و استخراج نور از چیپ را بهبود می‌بخشد.

13. روندهای فناوری

توسعه ال‌ای‌دی‌های چیپ فوق‌نازک مانند LTST-C171KEKT توسط روند جاری مینیاتوری‌سازی و کاهش ضخامت در الکترونیک مصرفی، فضای داخلی خودرو و دستگاه‌های پوشیدنی هدایت می‌شود. حرکت از مواد قدیمی‌تر مانند GaAsP به سمت AlInGaP بازده بالاتری ارائه می‌دهد، به این معنی که خروجی نور بیشتر (لومن) به ازای هر واحد توان ورودی الکتریکی (وات)، که به بازده انرژی بهتر در محصولات نهایی کمک می‌کند. در تولید، سازگاری با پروفایل‌های ریفلو دمابالای بدون سرب اکنون به دلیل مقررات زیست‌محیطی جهانی (مانند RoHS) یک نیاز استاندارد است. صنعت به دنبال افزایش روشنایی بیشتر در بسته‌بندی‌های کوچک‌تر، بهبود ثبات رنگ از طریق دسته‌بندی دقیق‌تر و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط سخت مانند دمای بالا و رطوبت ادامه می‌دهد. علاوه بر این، ادغام چندین چیپ ال‌ای‌دی (RGB) در یک بسته فوق‌نازک منفرد برای کاربردهای تمام‌رنگ، حوزه‌ای از توسعه فعال است.