دیتاشیت LED SMD مدل LTW-C191DS5 - ارتفاع 0.55 میلی‌متر - حداکثر ولتاژ 3.15 ولت - توان 72 میلی‌وات - رنگ سفید - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌تی‌دبلیو-سی191دی‌اس5 یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD LED) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن با محدودیت فضا طراحی شده است. مشخصه اصلی تعیین‌کننده آن، پروفیل فوق‌العاده کم‌ارتفاع با ارتفاع بسته‌بندی تنها 0.55 میلی‌متر است. این فاکتور فرم فوق‌نازک، آن را برای یکپارچه‌سازی در الکترونیک مصرفی باریک، واحدهای نور پس‌زمینه نمایشگرها و کاربردهای نشانگر که در آن‌ها فضای عمودی محدود است، ایده‌آل می‌سازد.

این LED با استفاده از ماده نیمه‌هادی ایندیوم گالیم نیترید (InGaN)، نور سفید ساطع می‌کند. بسته‌بندی آن مطابق با استانداردهای EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) است که تضمین‌کننده سازگاری با ماشین‌آلات استاندارد صنعتی برداشت و قراردادن خودکار و سیستم‌های بسته‌بندی نوار و قرقره است. محصول به عنوان یک محصول سبز مشخص شده و با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد، به این معنی که بدون استفاده از مواد خطرناک خاصی مانند سرب، جیوه و کادمیوم تولید می‌شود.

مزایای اصلی این قطعه شامل ردپای مینیاتوری، سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار با حجم بالا و مناسب بودن برای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) است که روش استاندارد لحیم‌کاری مورد استفاده در خطوط مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) می‌باشد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها تضمین‌شده نیست و در طراحی قابل اطمینان باید از آن اجتناب کرد.

• توان تلف شده (Pd):72 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توانی است که بسته LED می‌تواند بدون تجاوز از حداکثر دمای پیوند، به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیش‌رو (IF):20 میلی‌آمپر. حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای که می‌توان اعمال کرد.
• جریان اوج پیش‌رو:100 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این امکان فلاش‌های کوتاه و پر شدت را فراهم می‌کند.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست فوری شود. دیتاشیت به صراحت اشاره می‌کند که عملکرد با ولتاژ معکوس نمی‌تواند پیوسته باشد.
• محدوده دمای عملیاتی (Topr):30- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که دستگاه برای عملکرد در آن طراحی شده است.
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):55- درجه سلسیوس تا 105+ درجه سلسیوس.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر دمای اوج 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه، که با پروفیل‌های استاندارد بازجریانی بدون سرب هم‌خوانی دارد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده‌اند. طراحی باید بر اساس حداقل و حداکثر محدودیت‌ها باشد، نه فقط مقادیر معمول.

• شدت نورانی (Iv):در جریان پیش‌رو (IF) 5 میلی‌آمپر، از حداقل 71.0 میلی‌کاندلا تا معمولاً 180.0 میلی‌کاندلا متغیر است. شدت با استفاده از سنسوری اندازه‌گیری می‌شود که فیلتر شده تا با منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE مطابقت داشته باشد.
• زاویه دید (2θ1/2):130 درجه. این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده یک الگوی انتشار لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است که برای روشنایی سطح مناسب است، نه پرتوهای متمرکز.
• مختصات رنگی (x, y):مقادیر معمول در IF=5mA عبارتند از x=0.304 و y=0.301 که نقطه سفید را درون یک منطقه خاص از فضای رنگی CIE 1931 قرار می‌دهد. یک تلرانس ±0.01 برای این مختصات اعمال می‌شود.
• ولتاژ پیش‌رو (VF):بین 2.70 ولت (حداقل) و 3.15 ولت (حداکثر) در IF=5mA. این محدوده برای طراحی مدار درایور حیاتی است.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال شود.

هشدار تخلیه الکترواستاتیک (ESD):LED به الکتریسیته ساکن و موج‌های ولتاژ حساس است. کنترل‌های مناسب ESD، مانند ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بندهای مچ دست و بسته‌بندی ضداستاتیک در حین جابجایی اجباری است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

به دلیل تغییرات ذاتی در ساخت نیمه‌هادی‌ها، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. LTW-C191DS5 از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند:

3.1 دسته‌بندی ولتاژ پیش‌رو (VF)

LEDها بر اساس افت ولتاژشان در 5 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند.

- دسته A: 2.70V - 2.85V

- دسته B: 2.85V - 3.00V

- دسته C: 3.00V - 3.15V

تلرانس: ±0.1V برای هر دسته.

3.2 دسته‌بندی شدت نورانی (Iv)

LEDها بر اساس خروجی نورشان در 5 میلی‌آمپر مرتب می‌شوند.

- دسته Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

- دسته R: 112.0 mcd - 180.0 mcd

تلرانس: ±15% برای هر دسته.

3.3 دسته‌بندی فام (رنگ)

این پیچیده‌ترین دسته است که مختصات رنگ را در نمودار CIE 1931 تعریف می‌کند. شش دسته (S1 تا S6) توسط چهارضلعی‌هایی که مرزهای مختصات (x,y) را مشخص می‌کنند، تعریف شده‌اند. نمودار ارائه شده این دسته‌ها را به صورت بصری ترسیم می‌کند. نقطه رنگی معمول (x=0.304, y=0.301) درون منطقه S3/S4 قرار می‌گیرد. تلرانس فام در هر دو مختصات x و y برابر با ±0.01 است.

این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با خواص الکتریکی و نوری به شدت کنترل‌شده را برای عملکرد یکنواخت در کاربرد خود انتخاب کنند، که به ویژه در آرایه‌های چند LED که یکنواختی رنگ و روشنایی در آن‌ها حیاتی است، مهم می‌باشد.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد بسته

دیتاشیت شامل نقشه‌های ابعادی دقیق بسته LED است. ویژگی‌های کلیدی شامل حداکثر ارتفاع 0.55mm و ردپای استاندارد EIA برای جابجایی خودکار می‌باشد. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.10mm است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

4.2 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک الگوی لند (ردپا) توصیه‌شده برای PCB ارائه شده است. پیروی از این طراحی برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اطمینان، جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" (بلند شدن یک سر) و اطمینان از تراز مناسب در حین بازجریانی بسیار مهم است.

4.3 بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته، مهر و موم شده با نوار پوششی و پیچیده شده روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178mm) عرضه می‌شوند. مقدار استاندارد قرقره 5000 عدد است. بسته‌بندی با استانداردهای ANSI/EIA 481-1-A-1994 مطابقت دارد. ابعاد کلیدی نوار و قرقره برای تنظیم فیدر در ماشین‌آلات مونتاژ ارائه شده است.

5. دستورالعمل‌های مونتاژ، جابجایی و قابلیت اطمینان

5.1 فرآیند لحیم‌کاری

قطعه به طور کامل با فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز سازگار است. یک پروفیل بازجریانی پیشنهادی با پارامترهای کلیدی زیر ارائه شده است:

- پیش‌گرم:150-200°C

- زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه

- دمای اوج:حداکثر 260°C

- زمان بالای 260°C:حداکثر 10 ثانیه

- تعداد چرخه‌های بازجریانی:حداکثر دو بار.

دیتاشیت به استانداردهای JEDEC برای توسعه پروفیل اشاره می‌کند و تأکید می‌کند که پروفیل نهایی باید برای طراحی PCB خاص، قطعات و خمیر لحیم مورد استفاده، مشخصه‌یابی شود.

برای تعمیر دستی با هویه، دمای نوک هویه نباید از 300°C تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه محدود شود و فقط یک بار انجام شود.

5.2 تمیزکاری

در صورت لزوم تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. استفاده از مواد شیمیایی نامشخص می‌تواند به بسته LED آسیب برساند.

5.3 انبارداری و حساسیت به رطوبت

LEDها قطعات حساس به رطوبت هستند. شرایط سختگیرانه انبارداری به شرح زیر است:

- کیسه مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شود. ظرف یک سال پس از باز کردن کیسه استفاده شود.

- پس از باز کردن کیسه:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شود. توصیه می‌شود بازجریانی IR ظرف 672 ساعت (28 روز) تکمیل شود.

- انبارداری طولانی‌مدت (باز شده):در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.

- قرارگیری در معرض رطوبت >672 ساعت:قبل از لحیم‌کاری، نیاز به پخت در دمای تقریبی 60°C به مدت حداقل 20 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "ترکیدن" (ترک خوردن بسته در حین بازجریانی) جلوگیری شود.

6. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 کاربردهای معمول

LTW-C191DS5 برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است، از جمله:

- نشانگرهای وضعیت روی الکترونیک مصرفی (تلفن‌ها، تبلت‌ها، روترها).

- نور پس‌زمینه برای نمایشگرهای LCD، صفحه‌کلیدها یا پنل‌ها در دستگاه‌های باریک.

- نورپردازی تزئینی در لوازم خانگی.

- چراغ‌های نشانگر عمومی.

محدودیت مهم کاربرد:دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که این LED برای کاربردهایی طراحی نشده است که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، سیستم‌های ایمنی حمل و نقل). برای چنین کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا، مشاوره برای یک محصول تخصصی مورد نیاز است.

6.2 طراحی مدار

1. محدود کردن جریان:LED یک دستگاه جریان‌محور است. یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک مدار درایور جریان ثابت برای جلوگیری از تجاوز از حداکثر جریان مستقیم پیوسته (20 میلی‌آمپر)، حتی اگر ولتاژ منبع تغذیه نوسان کند، ضروری است. طراحی باید دسته ولتاژ پیش‌رو (A، B یا C) را در نظر بگیرد.

2. محافظت در برابر ولتاژ معکوس:از آنجایی که حداکثر ولتاژ معکوس تنها 5 ولت است، باید در طراحی مدار دقت شود تا از قرار گرفتن LED در معرض بایاس معکوس، به ویژه در کاربردهای سیگنال AC یا دو قطبی، اجتناب شود. ممکن است استفاده از یک دیود محافظ موازی (کاتد به کاتد) ضروری باشد.

3. مدیریت حرارتی:اگرچه توان تلف شده کم است (72mW)، اما اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی LED (در صورت وجود) به حفظ دمای پیوند پایین‌تر کمک می‌کند که برای پایداری خروجی نورانی بلندمدت و طول عمر حیاتی است.

6.3 طراحی نوری

زاویه دید گسترده 130 درجه، یک الگوی نور پخش و وسیع فراهم می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به پرتو هدایت‌شده‌تری دارند، اپتیک ثانویه (لنزها، راهنماهای نور) باید طراحی شده و روی LED قرار گیرند. پروفیل فوق‌نازک هنگام یکپارچه‌سازی در مجموعه‌های نوری فشرده یا پشت صفحات راهنمای نور (LGP) نازک، مزیت‌آفرین است.

7. مقایسه و موقعیت‌یابی فنی

مشخصه اصلی متمایزکننده LTW-C191DS5 ارتفاع 0.55mm آن است. در مقایسه با LEDهای بسته استاندارد 0603 یا 0402 که معمولاً 0.8-1.0mm ارتفاع دارند، این نشان‌دهنده کاهش قابل توجهی در ارتفاع Z است. این امر امکان تولید محصولات نهایی نازک‌تر را فراهم می‌کند. فناوری InGaN آن در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر، یک منبع نور سفید مدرن و کارآمد ارائه می‌دهد. ساختار دسته‌بندی جامع، سازگاری بهتری برای کاربردهای حساس به کیفیت نسبت به LEDهای دسته‌بندی نشده یا با دسته‌بندی گسترده ارائه می‌دهد. سازگاری آن با فرآیندهای استاندارد SMT، آن را در بسیاری از طراحی‌ها به عنوان جایگزینی مستقیم برای LEDهای ضخیم‌تر مطرح می‌کند و راهی ساده برای مینیاتوری‌سازی محصول ارائه می‌دهد.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این LED را با جریان 20mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پ: بله، 20mA حداکثرجریان مستقیم پیوستهمجاز است. برای طول عمر بهینه و در نظر گرفتن اثرات حرارتی، اغلب راه‌اندازی آن با جریان پایین‌تر (مثلاً 10-15 میلی‌آمپر) توصیه می‌شود.

س: تفاوت بین دسته‌های شدت نور Q و R چیست؟

پ: LEDهای دسته R حداقل شدت نورانی بالاتری دارند (112 mcd در مقابل 71 mcd) در همان جریان تست 5mA. انتخاب دسته R خروجی روشن‌تری را تضمین می‌کند اما ممکن است با هزینه کمی بالاتر همراه باشد.

س: چرا رطوبت انبارداری پس از باز کردن کیسه اینقدر حیاتی است؟

پ: بسته LED می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در طی فرآیند لحیم‌کاری بازجریانی با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده به سرعت به بخار تبدیل می‌شود و به طور بالقوه باعث جدایش داخلی یا ترک خوردن بسته پلاستیکی ("ترکیدن") می‌شود. شرایط انبارداری مشخص شده و الزامات پخت از این حالت خرابی جلوگیری می‌کنند.

س: چگونه نمودار دسته‌بندی فام را تفسیر کنم؟

پ: نمودار CIE 1931 رنگ را ترسیم می‌کند. شش چهارضلعی برچسب‌خورده (S1-S6) نشان‌دهنده مناطق مختصات رنگی قابل قبول برای LEDها در آن دسته فام هستند. مختصات اندازه‌گیری شده (x,y) یک LED باید درون چندضلعی دسته اختصاص یافته آن قرار گیرد. این امر تضمین می‌کند که تمام LEDهای برچسب‌خورده با یک دسته فام، تحت شرایط استاندارد برای چشم انسان یک رنگ به نظر برسند.

9. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک ردیاب بلوتوث فوق‌نازک.

طراحی صنعتی محصول تنها اجازه 0.6mm ارتفاع داخلی برای مجموعه نشانگر LED را می‌دهد. یک LED استاندارد در این فضا جا نمی‌شد.

راه‌حل:LTW-C191DS5 با ارتفاع 0.55mm انتخاب شد. طراح از ابعاد بسته برای ایجاد یک برش در PCB استفاده کرد تا LED هم‌سطح با برد قرار گیرد و دهم‌های حیاتی میلی‌متر صرفه‌جویی شود. یک IC درایور جریان ثابت تنظیم شده روی 5mA برای اطمینان از روشنایی یکنواخت صرف نظر از افت ولتاژ باتری استفاده شد. LEDهای دسته R و دسته فام S3 در لیست مواد (BOM) مشخص شدند تا نور سفید روشن و یکنواخت در تمام واحدهای تولیدی تضمین شود. کارخانه مونتاژ پروفیل بازجریانی توصیه شده و قانون عمر مفید 672 ساعته را دنبال کرد که منجر به بازده تولید بالا و عملکرد قابل اطمینان در میدان شد.

10. معرفی فناوری و روندها

فناوری InGaN:ایندیوم گالیم نیترید ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در این LED سفید است. معمولاً یک چیپ InGaN آبی‌تاب با یک پوشش فسفر زرد در داخل بسته ترکیب می‌شود. نور آبی فسفر را برانگیخته می‌کند که نور زرد را بازتاب می‌دهد؛ ترکیب نور آبی و زرد توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. این یک روش بسیار کارآمد برای تولید نور سفید از دستگاه‌های حالت جامد است.

روندهای صنعت:فشار برای مینیاتوری‌سازی در الکترونیک همچنان ادامه دارد. قطعاتی مانند LTW-C191DS5 نمایانگر روند جاری کاهش ارتفاع Z (ضخامت) قطعات غیرفعال و فعال برای امکان‌پذیر ساختن گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، پوشیدنی‌ها و دستگاه‌های IoT هرچه نازک‌تر هستند. علاوه بر این، تأکید بر دسته‌بندی دقیق، بازتاب‌دهنده تقاضای بازار برای کیفیت بالاتر و یکنواختی بصری در محصولات مصرفی است. یکپارچه‌سازی مطابقت با RoHS و سازگاری با فرآیندهای بازجریانی بدون سرب و با دمای بالا، اکنون یک الزام پایه است که توسط مقررات زیست‌محیطی جهانی هدایت می‌شود.