مشخصات فنی LED نارنجی SMD مدل LTST-C171KFKT-5A - ابعاد 3.2x1.6x0.8mm - ولتاژ 1.7-2.3V - توان 75mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات یک LED چیپ نصب سطحی با عملکرد بالا و ضخامت فوق‌العاده کم را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند فاکتور فرم فشرده، روشنایی بالا و عملکرد قابل اطمینان در فرآیندهای مونتاژ خودکار هستند. این قطعه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور نارنجی استفاده می‌کند که بازده نوری برتری نسبت به فناوری‌های سنتی ارائه می‌دهد.

مزایای اصلی این قطعه شامل پروفایل بسیار نازک، سازگاری با تکنیک‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو و مناسب بودن برای تجهیزات نصب خودکار با حجم بالا است. این قطعه برای ادغام در طیف گسترده‌ای از کاربردهای الکترونیک مصرفی، نشانگرها، نور پس‌زمینه و روشنایی عمومی طراحی شده که در آن‌ها محدودیت فضا و روشنایی از اهمیت بالایی برخوردار است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

قطعه نباید فراتر از این محدودیت‌ها به کار گرفته شود تا از آسیب دائمی جلوگیری شود.

• توان اتلافی (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر توان کلی است که بسته‌بندی تحت شرایط مشخص شده می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):80 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای مجاز است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مشخص می‌شود تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر DC. این حداکثر جریانی است که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• محدوده دمای کاری (T_opr):30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای عملکرد قابل اطمینان.
• محدوده دمای نگهداری (T_stg):55- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز:دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه. این مشخص‌کننده تحمل پروفایل حرارتی در طول مونتاژ است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان آزمایش استاندارد (I_F) 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):از 11.2 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 45.0 میلی‌کاندلا (حداکثر) متغیر است و یک مقدار معمولی ارائه شده است. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با منحنی پاسخ چشم انسان فوتوپیک (CIE) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک (روی محور) کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده الگوی دید بسیار گسترده است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):611 نانومتر (معمولی). طول موجی که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):597.0 نانومتر تا 612.0 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان برای تعریف رنگ درک می‌شود و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است. مقدار خاص برای یک واحد معین به کد دسته‌بندی (بین) آن بستگی دارد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):17 نانومتر (معمولی). پهنای باند طیفی اندازه‌گیری شده در نصف حداکثر شدت (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM).
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.7 ولت تا 2.3 ولت در I_F= 5mA. افت ولتاژ در دو سر LED هنگام عبور جریان.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5V. جریان نشتی کوچک هنگامی که قطعه در بایاس معکوس قرار دارد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

واحدها بر اساس ولتاژ مستقیم (V_F) آنها در 5 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند.

• دسته E2: V_F= 1.70V - 1.90V
• دسته E3: V_F= 1.90V - 2.10V
• دسته E4: V_F= 2.10V - 2.30V

تلرانس درون هر دسته ±0.1V است. تطابق دسته‌های V_Fهنگام اتصال چندین LED به صورت موازی برای اطمینان از تقسیم یکنواخت جریان مهم است.

3.2 دسته‌بندی شدت نور

واحدها بر اساس شدت نور (I_V) آنها در 5 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند.

• دسته L: I_V= 11.2 mcd - 18.0 mcd
• دسته M: I_V= 18.0 mcd - 28.0 mcd
• دسته N: I_V= 28.0 mcd - 45.0 mcd

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

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

واحدها بر اساس طول موج غالب (λ_d) آنها در 5 میلی‌آمپر دسته‌بندی می‌شوند که مستقیماً با رنگ درک شده مرتبط است.

• دسته N: λ_d= 597.0 nm - 600.0 nm
• دسته P: λ_d= 600.0 nm - 603.0 nm
• دسته Q: λ_d= 603.0 nm - 606.0 nm
• دسته R: λ_d= 606.0 nm - 609.0 nm
• دسته S: λ_d= 609.0 nm - 612.0 nm

تلرانس درون هر دسته ±1 نانومتر است. کنترل دقیق طول موج برای کاربردهایی که نیازمند تطابق دقیق رنگ هستند، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در برگه اطلاعات (مثلاً شکل 1 برای توزیع طیفی، شکل 6 برای زاویه دید) ارجاع داده شده‌اند، روابط معمولی را می‌توان توصیف کرد.

جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):V_Fیک LED آلین‌گپ رابطه لگاریتمی با I_Fدارد. با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما یک ولتاژ "زانو" نشان می‌دهد که زیر آن جریان بسیار کمی جریان می‌یابد. کار در شرایط آزمایشی توصیه شده 5mA عملکرد پایدار را در محدوده V_F range.

مشخص تضمین می‌کند. شدت نور در مقابل جریان مستقیم:خروجی نور (I_V) تقریباً متناسب با جریان مستقیم (I_F) در محدوده عملیاتی قطعه است. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش تولید گرما کاهش یابد.

وابستگی دمایی:ولتاژ مستقیم (V_F) LEDها معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد (ضریب دمایی منفی). در مقابل، شدت نور عموماً با افزایش دما کاهش می‌یابد. مدیریت حرارتی مناسب برای حفظ روشنایی یکنواخت و طول عمر دستگاه ضروری است.

توزیع طیفی:سیستم ماده AlInGaP یک طیف تابش نسبتاً باریک در ناحیه نارنجی-قرمز (پیک در حدود 611 نانومتر) تولید می‌کند. طول موج غالب ممکن است با تغییرات جریان راه‌اندازی و دما کمی جابجا شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این قطعه دارای طرح کلی بسته‌بندی استاندارد صنعتی EIA است. ابعاد کلیدی شامل پروفایل فوق‌العاده نازک با ارتفاع 0.80 میلی‌متر است. طول و عرض برای این کلاس از LED چیپ معمولی است. نقشه‌های مکانیکی دقیق تمام ابعاد حیاتی از جمله مکان‌های پد و تلرانس‌ها (معمولاً ±0.10 میلی‌متر) را مشخص می‌کنند.

5.2 چیدمان پد و قطبیت

برگه اطلاعات شامل یک طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری برای طراحی PCB است. این طرح برای تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در طول ریفلو بهینه شده و به جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" کمک می‌کند. آند و کاتد به وضوح روی بسته‌بندی، معمولاً با یک نشانگر بصری مانند یک شکاف، نقطه یا گوشه بریده شده، علامت‌گذاری شده‌اند. جهت‌دهی صحیح قطبیت برای عملکرد دستگاه اجباری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) سازگار است. یک پروفایل پیشنهادی مطابق با استانداردهای JEDEC برای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرم:افزایش دما تا 150-200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان خیس‌خوری/پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه برای فعال‌سازی فلاکس و به حداقل رساندن شوک حرارتی.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:قطعه باید حداکثر به مدت 10 ثانیه در معرض دمای پیک قرار گیرد. عملیات ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

پروفایل خاص باید برای طراحی واقعی PCB، خمیر لحیم و فر مورد استفاده مشخص شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت به کار گرفته شود:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر پد.
• محدودیت:لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود تا از آسیب حرارتی به بسته‌بندی اپوکسی و تراشه نیمه‌هادی جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

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

6.4 نگهداری و جابجایی

LEDها قطعات حساس به رطوبت (MSD) هستند.

• بسته‌بندی مهر و موم شده:در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شود. عمر مفید در کیسه ضد رطوبت اصلی همراه با جاذب رطوبت یک سال است.
• بسته‌بندی باز شده:برای قطعاتی که از بسته‌بندی اصلی خارج شده‌اند، محیط نگهداری نباید از 30°C / 60% RH تجاوز کند. توصیه می‌شود عملیات ریفلو IR در عرض 672 ساعت (28 روز) پس از قرارگیری در معرض هوا تکمیل شود. برای قرارگیری طولانی‌تر، در یک ظرف دربسته با جاذب رطوبت یا در یک خشک‌کن نیتروژنی نگهداری شود. قطعاتی که بیش از 672 ساعت در معرض هوا قرار گرفته‌اند باید قبل از لحیم‌کاری در دمای حدود 60°C به مدت حداقل 20 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پف کردن" در طول ریفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

این قطعه در بسته‌بندی نوار و قرقره (Tape-and-Reel) سازگار با تجهیزات نصب خودکار Pick-and-Place عرضه می‌شود.

• اندازه قرقره:قطر 7 اینچ.
• تعداد در هر قرقره:3000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• مشخصات نوار:مطابق با استاندارد ANSI/EIA 481-1-A-1994. حفره‌های خالی قطعات با یک نوار پوششی رویی مهر و موم شده‌اند.
• کیفیت:حداکثر تعداد قطعات مفقود شده متوالی در نوار دو عدد است.

شماره قطعه LTST-C171KFKT-5A ویژگی‌های خاصی را کدگذاری می‌کند: احتمالاً سری (LTST-C171)، نوع لنز (K=Water Clear)، رنگ (FKT=Orange AlInGaP) و کدهای دسته‌بندی (5A).

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای وضعیت:نشانگرهای برق، اتصال یا حالت در الکترونیک مصرفی، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی.
• نور پس‌زمینه:نورپردازی لبه‌ای یا مستقیم برای پنل‌های LCD کوچک، صفحه کلیدها یا نمادها.
• روشنایی داخلی خودرو:نشانگرهای داشبورد، روشنایی کلیدها (مشروط به تأیید صلاحیت برای استانداردهای خاص خودرو).
• نورپردازی تزئینی:نورپردازی تأکیدی در دستگاه‌هایی که پروفایل نازک ضروری است.

8.2 ملاحظات طراحی

• راه‌اندازی جریان:LEDها قطعاتی هستند که با جریان کار می‌کنند. برای تنظیم جریان کاری مورد نظر از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ استفاده کنید. بدون محدودیت جریان مستقیماً به یک منبع ولتاژ وصل نکنید.
• اتصال موازی:هنگام اتصال چندین LED به صورت موازی، تغییرات جزئی در V_Fمی‌تواند باعث عدم تعادل قابل توجه جریان شود که منجر به روشنایی ناهموار و تنش بالقوه بیش از حد در واحدهای با V_Fپایین‌تر می‌شود. اکیداً توصیه می‌شود هر LED یا رشته سری با مقاومت محدودکننده جریان خودش راه‌اندازی شود یا از یک درایور IC چند کاناله اختصاصی استفاده شود.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس PCB برای پدهای لحیم‌کاری به تخلیه حرارت کمک می‌کند، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز یا در دمای محیط بالا. این به حفظ خروجی نوری و قابلیت اطمینان دستگاه کمک می‌کند.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه در این برگه اطلاعات به صراحت به عنوان حساس ذکر نشده است، اما جابجایی تمام دستگاه‌های نیمه‌هادی با احتیاط‌های مناسب ESD یک عمل خوب است.

9. مقایسه و تمایز فنی

این دستگاه عمدتاً از طریقارتفاع فوق‌العاده نازک 0.80 میلی‌متریخود متمایز می‌شود که برای کاربردهای با محدودیت فضا مانند نمایشگرهای فوق‌العاده نازک یا الکترونیک پوشیدنی مزیت دارد. استفاده ازفناوری AlInGaPبازده نوری بالاتر و پایداری دمایی بهتری برای رنگ‌های نارنجی/قرمز در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP فراهم می‌کند. سازگاری آن با فرآیندهای استانداردریفلو IRونوار 8mm روی قرقره 7 اینچیآن را برای خطوط مونتاژ SMT خودکار با حجم بالا ایده‌آل می‌کند و هزینه و پیچیدگی تولید را کاهش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پ: طول موج پیک (λ_P) نقطه فیزیکی بالاترین خروجی انرژی در طیف است. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار CIE) است و طول موج واحدی است که بهترین توصیف را از رنگ درک شده ارائه می‌دهد. λ_dبرای تطابق رنگ در کاربردها مرتبط‌تر است.

س: چرا دسته‌بندی (بینینگ) مهم است؟

پ: تغییرات ساخت باعث تفاوت‌های جزئی در V_F، شدت و رنگ بین LEDهای منفرد می‌شود. دسته‌بندی آن‌ها را در گروه‌هایی با پارامترهای کنترل شده دقیق مرتب می‌کند. انتخاب از یک دسته یکسان، ثبات بصری (رنگ و روشنایی یکسان) و ثبات الکتریکی (V_Fمشابه) را در یک محصول نهایی تضمین می‌کند.

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

پ: بله. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 30 میلی‌آمپر است. کار در 20mA در محدوده مشخصات است. با این حال، شدت نور و ولتاژ مستقیم در 20mA بالاتر از مقادیر شرایط آزمایش 5mA خواهد بود. برای راهنمایی به منحنی‌های عملکرد معمولی مراجعه کنید.

س: چگونه زاویه دید 130 درجه را تفسیر کنم؟

پ: زاویه دید 130 درجه (2θ_1/2) بسیار گسترده است. این به معنای آن است که LED نور را در یک مخروط پهن ساطع می‌کند. شدت نور هنگام نگاه مستقیم (0 درجه) بیشترین است و هنگامی که 65 درجه از محور خارج شوید (130°/2)، شدت نور به 50% مقدار روی محور کاهش می‌یابد. این برای کاربردهایی مناسب است که LED باید از زوایای بسیاری قابل مشاهده باشد.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک پنل چند نشانگر برای یک دستگاه پزشکی قابل حمل.

نیازمندی‌ها:چندین LED وضعیت نارنجی باید به طور یکنواخت روشن و از نظر رنگ یکسان باشند. محفظه دستگاه بسیار نازک است و ارتفاع قطعه را محدود می‌کند. مونتاژ کاملاً خودکار است.

انتخاب‌های طراحی بر اساس این برگه اطلاعات:

1. ارتفاع 0.80mm به LEDها اجازه می‌دهد در محدودیت‌های مکانیکی جای بگیرند.

2. برای اطمینان از رنگ یکنواخت، طراح LEDهایی را از یک دسته طول موج غالب دقیق (مثلاً دسته Q: 603-606 نانومتر) مشخص می‌کند.

3. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، LEDهایی از یک دسته شدت نور (مثلاً دسته M: 18-28 mcd) انتخاب می‌شوند.

4. برای جلوگیری از عدم تطابق روشنایی به دلیل تغییرات V_F، هر LED توسط مقاومت محدودکننده جریان خودش که به یک ریل ولتاژ مشترک متصل است، راه‌اندازی می‌شود، به جای اینکه مستقیماً به صورت موازی به هم وصل شوند.

5. چیدمان PCB ابعاد پد پیشنهادی را دنبال می‌کند تا اطمینان از لحیم‌کاری قابل اطمینان در طول فرآیند ریفلو IR مشخص شده در سند حاصل شود.

6. تیم تولید دستورالعمل‌های جابجایی رطوبت را دنبال می‌کند و قطعاتی که بیش از 28 روز از کیسه خارج شده‌اند را قبل از مونتاژ پخت می‌کند.

12. معرفی اصل فناوری

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) رشد یافته بر روی یک زیرلایه است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال پیوند نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. بازترکیب آن‌ها انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور تابش شده را تعیین می‌کند - در این مورد، نارنجی. تراشه در یک بسته‌بندی اپوکسی محصور شده است که برای محافظت از تراشه نیمه‌هادی، ارائه پایداری مکانیکی و عمل کردن به عنوان یک عنصر نوری اولیه عمل می‌کند. ماده لنز "Water Clear" رنگ را تغییر نمی‌دهد اما به استخراج و هدایت نور کمک می‌کند. پروفایل نازک از طریق طراحی تراشه پیشرفته و تکنیک‌های بسته‌بندی به دست می‌آید.

13. روندها و تحولات صنعت

روند در LEDهای نشانگر و نورپردازی ناحیه کوچک به سمت بازده بالاتر (خروجی نور بیشتر در واحد توان الکتریکی)، اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر و پروفایل‌های پایین‌تر برای امکان‌پذیر کردن محصولات نهایی نازک‌تر ادامه دارد. همچنین تلاشی برای بهبود ثبات رنگ و دسته‌بندی دقیق‌تر از سوی تولیدکنندگان وجود دارد. پذیرش مواد و فرآیندهای بدون سرب (Pb-free) و مطابق با RoHS، همانطور که در پروفایل ریفلو این قطعه مشاهده می‌شود، اکنون استاندارد است. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در طراحی تراشه و فناوری فسفر (اگرچه در این دستگاه تک‌رنگ AlInGaP استفاده نشده است) مرزهای ممکن را از نظر روشنایی و بازآفرینی رنگ برای LEDهای سفید جابجا می‌کند که بر انتظارات کل بازار از عملکرد و قابلیت اطمینان تأثیر می‌گذارد.