دیتاشیت LED SMD مدل LTW-C193DS5 - ضخامت فوق‌باریک 0.35 میلی‌متر - حداکثر ولتاژ 3.15 ولت - توان 70 میلی‌وات - نور سفید - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) فوق‌باریک را شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند فاکتور فرم فشرده و خروجی نور سفید با روشنایی بالا هستند. ساختار اصلی آن از فناوری نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) بهره می‌برد که به دلیل تولید کارآمد نور سفید شناخته شده است. پکیج آن به‌طور استثنایی باریک است و آن را برای طراحی‌های با محدودیت فضا در الکترونیک مدرن مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این LED شامل مطابقت با مقررات زیست‌محیطی، سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار و مناسب بودن برای تکنیک‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز است. این ویژگی‌ها آن را به انتخابی ایده‌آل برای تولید انبوه تبدیل می‌کند. بازار هدف طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی را در بر می‌گیرد که در آن‌ها چراغ‌های نشانگر، نور پس‌زمینه یا روشنایی عمومی در حداقل فضای ممکن مورد نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• توان اتلافی (Pd):70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند بدون آنکه عملکرد آن تخریب شود یا باعث خرابی گردد. تجاوز از این حد خطر فرار حرارتی را به همراه دارد.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای مجاز تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) است. این مقدار به‌طور قابل توجهی از رتبه جریان پیوسته بالاتر است.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد مطمئن بلندمدت است. طراحان معمولاً باید زیر این مقدار کار کنند.
• محدوده دمای کاری (T_opr):20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس. عملکرد قطعه در این محدوده دمای محیطی تضمین می‌شود.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):55- درجه سلسیوس تا 105+ درجه سلسیوس. قطعه می‌تواند بدون اعمال توان در این محدوده دمایی وسیع‌تر نگهداری شود.
• شرایط لحیم‌کاری مادون‌قرمز:260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه. این دما و پروفیل زمانی اوجی را تعریف می‌کند که پکیج در طول لحیم‌کاری ریفلو می‌تواند تحمل کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها در دمای محیط استاندارد 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده و عملکرد قطعه را تحت شرایط کاری نرمال تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):از 45.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 180.0 میلی‌کاندلا (معمول) در جریان تست (I_F) 5 میلی‌آمپر متغیر است. این پارامتر روشنایی درک شده خروجی نور را که توسط چشم انسان دیده می‌شود، با استفاده از فیلتری که تقریباً منحنی پاسخ فوتوپیک CIE را شبیه‌سازی می‌کند، اندازه‌گیری می‌نماید.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه (معمول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار حداکثر خود (روی محور) کاهش می‌یابد. یک زاویه دید وسیع مانند این، نشان‌دهنده الگوی تابشی منتشرتر و شبیه لامبرت است که برای روشنایی سطحی مناسب می‌باشد.
• مختصات رنگی (x, y):مقادیر معمول در I_F= 5mA عبارتند از x=0.294 و y=0.286. این مختصات، رنگ نور سفید را بر روی نمودار رنگی CIE 1931 ترسیم می‌کنند و رنگ یا "سفیدی" خاص آن را تعریف می‌نمایند. تلرانس ±0.01 برای این مختصات اعمال می‌شود.
• ولتاژ مستقیم (V_F):از 2.70 ولت (حداقل) تا 3.15 ولت (حداکثر) در I_F= 5mA متغیر است. این افت ولتاژ دو سر LED هنگام عبور جریان است. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار درایور (مثلاً محاسبه مقاومت محدودکننده جریان) می‌باشد.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. این پارامتر تنها برای اهداف تست است؛ قطعه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است. اعمال ولتاژ معکوس در مدار می‌تواند باعث خرابی فوری شود.

نکات مهم:دیتاشیت بر حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) تأکید دارد. جابجایی صحیح با استفاده از مچ‌بند و تجهیزات زمین‌شده اجباری است. دستگاه تستر مشخص شده برای اندازه‌گیری رنگ و شدت نور، ابزار CAS140B می‌باشد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌هایی (بین) مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با مشخصات کاملاً کنترل شده را انتخاب کنند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (V_F)

LEDها بر اساس ولتاژ مستقیم آن‌ها در 5mA در سه دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

- دسته A:2.70 ولت - 2.85 ولت

- دسته B:2.85 ولت - 3.00 ولت

- دسته C:3.00 ولت - 3.15 ولت

تلرانس هر دسته ±0.1 ولت است. انتخاب یک دسته خاص، یکنواختی در روشنایی و کشش جریان در آرایه‌های موازی را تضمین می‌کند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور (I_V)

LEDها در جریان 5mA در سه دسته روشنایی مرتب می‌شوند:

- دسته P:45.0 میلی‌کاندلا - 71.0 میلی‌کاندلا

- دسته Q:71.0 میلی‌کاندلا - 112.0 میلی‌کاندلا

- دسته R:112.0 میلی‌کاندلا - 180.0 میلی‌کاندلا

تلرانس هر دسته ±15% است. این امکان انتخاب بر اساس سطوح روشنایی مورد نیاز را فراهم می‌کند.

3.3 دسته‌بندی رنگ (Hue)

نقطه رنگ سفید به‌طور دقیق با استفاده از شش دسته (S1 تا S6) که توسط چهارضلعی‌هایی بر روی نمودار رنگی CIE 1931 تعریف شده‌اند، کنترل می‌شود. هر دسته یک ناحیه کوچک از جفت مختصات مجاز x و y را مشخص می‌کند. مقدار معمول (x=0.294, y=0.286) در نواحی S1 و S3 قرار می‌گیرد. تلرانس ±0.01 برای مختصات اعمال می‌شود. این دسته‌بندی برای کاربردهایی که نیازمند رنگ سفید یکنواخت در بین چندین LED هستند، مانند نور پس‌زمینه نمایشگر، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 6 برای زاویه دید)، داده‌های ارائه شده امکان تحلیل مفهومی روابط کلیدی را فراهم می‌کنند.

• منحنی جریان در مقابل شدت نور (I-I_V):شدت نور مستقیماً با جریان مستقیم متناسب است و معمولاً در جریان‌های پایین از یک رابطه تقریباً خطی پیروی می‌کند قبل از آنکه در جریان‌های بالاتر به اشباع برسد. کار در نقطه تست توصیه شده 5mA، کنترل روشنایی خطی و قابل پیش‌بینی را تضمین می‌کند.
• منحنی جریان در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V):مشخصه I-V یک LED نمایی است. محدوده V_Fمشخص شده در 5mA حیاتی است. یک افزایش کوچک در ولتاژ می‌تواند منجر به افزایش زیادی در جریان شود، به همین دلیل درایورهای جریان ثابت بر منابع ولتاژ ثابت ترجیح داده می‌شوند.
• وابستگی دمایی:شدت نور LEDهای InGaN معمولاً با افزایش دمای اتصال (خاموشی حرارتی) کاهش می‌یابد. محدوده دمای کاری 20- تا 80+ درجه سلسیوس باید در نظر گرفته شود، زیرا خروجی و رنگ ممکن است در دمای شدید تغییر کند. مدیریت حرارتی مناسب PCB برای حفظ عملکرد ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این LED دارای طرح پکیج استاندارد صنعتی EIA است. ویژگی کلیدی آن پروفیل فوق‌باریک 0.35 میلی‌متری آن است. تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.10 میلی‌متر ارائه شده‌اند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه‌های ابعادی دقیق برای طراحی جای پای PCB در دیتاشیت گنجانده شده‌اند.

5.2 طرح‌ریزی پدهای لحیم‌کاری

ابعاد توصیه شده پدهای لحیم برای اطمینان از تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد و تراز صحیح در طول ریفلو ارائه شده‌اند. یک یادداشت حداکثر ضخامت استنسیل 0.10 میلی‌متر را برای اعمال خمیر لحیم پیشنهاد می‌کند که برای کنترل حجم لحیم روی چنین قطعه کوچکی حیاتی است.

5.3 شناسایی قطبیت

دیتاشیت شامل نشانه‌گذاری‌ها یا نمودارهایی برای شناسایی ترمینال‌های آند و کاتد است. قطبیت صحیح برای عملکرد قطعه ضروری است. اعمال قطبیت معکوس می‌تواند فوراً LED را نابود کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز (IR) دقیق، بر اساس استانداردهای JEDEC توصیه می‌شود:

- پیش‌گرم:150–200 درجه سلسیوس

- زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه

- دمای اوج:حداکثر 260 درجه سلسیوس

- زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 10 ثانیه (توصیه می‌شود برای حداکثر دو سیکل ریفلو)

این پارامترها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که خمیر لحیم را به درستی ذوب کنند بدون آنکه پکیج LED را در معرض تنش حرارتی بیش از حد قرار دهند.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، دقت شدید مورد نیاز است:

- دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس

- زمان تماس:حداکثر 3 ثانیه برای هر پد

- محدودیت:فقط یک سیکل لحیم‌کاری

حرارت طولانی مدت از یک هویه می‌تواند به راحتی به دی نیمه‌هادی یا پکیج پلاستیکی آسیب برساند.

6.3 شرایط نگهداری و جابجایی

• بسته مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. ظرف یک سال پس از باز کردن کیسه رطوبت‌گیر استفاده شود.
• بسته باز شده:برای قطعات خارج شده از بسته خشک، محیط نباید از 30°C / 60% RH تجاوز کند. توصیه می‌شود عملیات ریفلو مادون‌قرمز ظرف 672 ساعت (28 روز) تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت:قطعاتی که بیش از 672 ساعت در معرض محیط قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60°C به مدت حداقل 20 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده خارج شده و از "پف کردن" در طول ریفلو جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

فقط باید از مواد شوینده مشخص شده استفاده شود. حلال‌های توصیه شده اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق هستند. LED باید کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به ماده پکیج یا لنز اپتیکی آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری که بر روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده‌اند، عرضه می‌شوند. این بسته‌بندی با ماشین‌های برداشت و جایگذاری خودکار سازگار است.

• تعداد در قرقره:5000 عدد در هر قرقره کامل.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• کیفیت:نوار دارای پوشش رویی است و حداکثر تعداد قطعات مفقوده متوالی (جیب‌های خالی) دو عدد است، مطابق با استانداردهای ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 تفسیر شماره قطعه

شماره قطعه LTW-C193DS5 حاوی اطلاعات کدگذاری شده است:

- LTW:احتمالاً نشان‌دهنده سری محصول (Lite-On White) است.

- C193:شناسه خاص دستگاه درون سری.

- DS5:ممکن است نشان‌دهنده نوع پکیج، کد بین یا سایر اطلاعات واریانت باشد. تفسیر دقیق باید با راهنمای کامل شماره‌گذاری قطعات سازنده تأیید شود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• نشانگرهای وضعیت:چراغ‌های برق، اتصال یا فعالیت در الکترونیک مصرفی (روترها، تلویزیون‌ها، لوازم خانگی).
• نور پس‌زمینه:نور لبه‌ای برای نمایشگرهای LCD کوچک، روشنایی صفحه کلید.
• نورپردازی تزئینی:نورپردازی تأکیدی در دستگاه‌های با پروفیل نازک.
• تابلوهای عمومی:روشنایی سطح پایین در جایی که فضا با ارزش است.

8.2 ملاحظات حیاتی طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_منبع- V_F) / I_Fمحاسبه کنید. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (3.15V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود جریان حتی با یک LED با V_F device.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان اتلافی پایین است (70mW)، اطمینان حاصل کنید که PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند، به ویژه اگر از چندین LED استفاده می‌شود یا دمای محیط بالا است. پدهای مسی و وایاهای حرارتی می‌توانند کمک کنند.
• محافظت در برابر ESD:دیودهای محافظ ESD را روی خطوط سیگنال متصل به LED قرار دهید، یا اطمینان حاصل کنید که مدار درایور دارای محافظت ذاتی است. در طول جابجایی و مونتاژ از پروتکل‌های سختگیرانه ESD پیروی کنید.
• طراحی اپتیکال:زاویه دید 130 درجه را در نظر بگیرید. برای نور متمرکز، ممکن است به یک اپتیک ثانویه (لنز) نیاز باشد. لنز زرد رنگ پکیج به پخش نور و دستیابی به مختصات رنگی مشخص شده کمک می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای SMD استاندارد (مانند پکیج‌های 0603، 0805)، تمایزدهنده اصلی این دستگاهضخامت 0.35 میلی‌متریآن است. این به طور قابل توجهی نازک‌تر از پکیج‌های متعارف است و امکان طراحی در محصولات فوق‌نازک را فراهم می‌کند. استفاده ازفناوری InGaNبرای نور سفید، مزایایی در کارایی و پایداری رنگ نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای آبی تبدیل شده با فسفر با ساختارهای مختلف ارائه می‌دهد. سازگاری آن با فرآیندهای استانداردریفلو IRوبسته‌بندی خودکار نوار و قرقره، آن را با خطوط مونتاژ SMT مدرن و انبوه همسو می‌کند و پیچیدگی ساخت را در مقایسه با قطعات سوراخ‌دار یا قرار داده شده دستی کاهش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

1. س: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟
   
   پ: خیر. با V_Fمعمول حدود 3 ولت، اتصال مستقیم آن به 5 ولت باعث جریان بیش از حد و خرابی فوری می‌شود. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. برای مثال، با هدف I_F=5mA: R = (5V - 3.15V) / 0.005A = 370Ω. از مقدار استاندارد بعدی، مثلاً 390Ω استفاده کنید.
2. س: تفاوت بین جریان مستقیم پیک و جریان مستقیم DC چیست؟
   
   پ: جریان مستقیم DC (20mA) برای کار پیوسته است. جریان مستقیم پیک (100mA) یک رتبه پالسی با مدت کوتاه است که برای مالتی‌پلکسینگ یا تست استفاده می‌شود. کار پیوسته در 100mA LED را نابود خواهد کرد.
3. س: چرا شرایط نگهداری برای بسته‌های باز شده اینقدر سختگیرانه است (672 ساعت)؟
   
   پ: پکیج‌های SMD می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طول گرمای زیاد لحیم‌کاری ریفلو، این رطوبت می‌تواند به سرعت تبخیر شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("پف کردن") شود. محدودیت 672 ساعته و فرآیند پخت، این خطر را کاهش می‌دهد.
4. س: چگونه کدهای دسته رنگ (S1-S6) را تفسیر کنم؟
   
   پ: این کدها یک ناحیه کوچک بر روی نمودار رنگ CIE را تعریف می‌کنند. برای رنگ یکنواخت در یک پنل، LEDهایی از همان دسته رنگ را مشخص و استفاده کنید. ترکیب دسته‌های مختلف ممکن است منجر به سایه‌های سفید به وضوح متفاوت شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل نشانگر وضعیت برای یک دستگاه پوشیدنی.

دستگاه به چهار LED سفید برای نشان دادن سطح باتری نیاز دارد. فضا به شدت محدود است، با حداکثر ارتفاع قطعه 0.5 میلی‌متر.

راه‌حل:LED LTW-C193DS5 با ضخامت 0.35 میلی‌متر انتخاب می‌شود. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، هر چهار LED از همان دسته شدت نور (مثلاً دسته Q) مشخص می‌شوند. برای تضمین رنگ سفید یکسان، آن‌ها همچنین از همان دسته رنگ (مثلاً S3) مشخص می‌شوند. مدار درایور از یک پین GPIO میکروکنترلر با یک مقاومت سری 390Ω برای هر LED (محاسبه شده برای منبع تغذیه 3.3 ولت) استفاده می‌کند. طرح‌ریزی PCB شامل پدهای تخلیه حرارتی متصل به یک صفحه زمین کوچک برای دفع گرما است. LEDها پس از تمام مراحل ریفلو دیگر قرار داده می‌شوند تا قرارگیری در معرض حرارت به حداقل برسد و از قانون 672 ساعته پس از باز شدن کیسه پیروی شود.

12. معرفی اصول فناوری

این LED با استفاده از یک چیپ نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) نور سفید تولید می‌کند. مواد InGaN قادر به انتشار نور در طیف آبی تا فرابنفش هستند. برای تولید نور سفید، روش اصلی شامل ترکیب یک چیپ InGaN منتشرکننده نور آبی با یک پوشش فسفر زرد (گارنت ایتریم آلومینیوم دوپ شده با سریم، یا YAG:Ce) است. نور آبی ساطع شده از چیپ، فسفر را برانگیخته می‌کند که سپس نور زرد منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تولید شده، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. این به عنوان LED سفید تبدیل شده با فسفر شناخته می‌شود. ترکیب خاص فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) و مختصات رنگی (x, y) را بر روی نمودار CIE تعیین می‌کند.

13. روندها و تحولات صنعت

روند در LEDهای نشانگر و روشنایی مینیاتوری به سمتافزایش کارایی(لومن بیشتر در هر وات)،فاکتورهای فرم کوچک‌تر(کاهش جای پای و ضخامت)، وبهبود بازآفرینی رنگ(CRI بالاتر - شاخص بازآفرینی رنگ، اگرچه برای این نوع LED نشانگر مشخص نشده است) ادامه دارد. همچنین تلاش قوی‌ای برایقابلیت اطمینان بالاتروعمر طولانی‌ترتحت شرایط محیطی مختلف وجود دارد. فرآیندهای تولید در حال اصلاح هستند تا تلرانس‌های دسته‌بندی دقیق‌تری حاصل شود و عملکرد یکنواخت‌تری برای کاربردهای پرتقاضا مانند نور پس‌زمینه نمایشگر فراهم گردد. فشار برای مینیاتوری‌سازی، همانطور که توسط این قطعه 0.35 میلی‌متری نشان داده شده است، توسط تقاضای صنعت الکترونیک مصرفی برای دستگاه‌های نازک‌تر و فشرده‌تر هدایت می‌شود.