مشخصات فنی LED آبی LTST-C190TBKT-10A - ابعاد 3.2x1.6x0.8mm - ولتاژ 2.75-3.35V - توان 76mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک LED آبی سطح‌نصب با عملکرد بالا را شرح می‌دهد که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن که نیازمند فاکتورهای فشرده و عملکرد مطمئن هستند، طراحی شده است. این قطعه با پروفیل فوق‌العاده کم‌ارتفاع خود شناخته می‌شود و برای طراحی‌های با محدودیت فضا مانند نمایشگرهای فوق‌نازک، واحدهای نور پس‌زمینه و الکترونیک مصرفی قابل حمل مناسب است.

مزایای اصلی این قطعه شامل مطابقت با استانداردهای RoHS و محصولات سبز است که دوستدار محیط‌زیست بودن آن را تضمین می‌کند. این قطعه از یک چیپ نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) استفاده می‌کند که به دلیل تولید نور آبی با بازدهی بالا شناخته شده است. پکیج آن به طور کامل با تجهیزات استاندارد مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place سازگار است و برای استفاده در فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز بدون سرب (Pb-free) واجد شرایط است که با الزامات تولید مدرن همسو است.

بازار هدف طیف وسیعی از صنایع را در بر می‌گیرد، از جمله اما نه محدود به الکترونیک مصرفی (تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌ها)، نورپردازی داخلی خودرو، چراغ‌های وضعیت، نورپردازی پنل‌ها و نورپردازی تزئینی عمومی که در آن‌ها به یک منبع نقطه‌ای آبی روشن و قابل اعتماد نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

محدودیت‌های عملیاتی دستگاه در دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سانتی‌گراد تعریف شده است. حداکثر اتلاف توان پیوسته 76 میلی‌وات (mW) است. جریان مستقیم DC نباید از 20 میلی‌آمپر برای عملکرد طولانی‌مدت مطمئن تجاوز کند. برای کاربردهای پالسی، حداکثر جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص مجاز است: چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. این قطعه برای محدوده دمای عملیاتی 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده و می‌تواند در محیط‌های ذخیره‌سازی با دمای 30- تا 100+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود. نکته حیاتی این است که می‌تواند لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز را در دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه تحمل کند که برای مونتاژ بدون سرب استاندارد است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در Ta=25°C و جریان تست استاندارد (IF) برابر با 10 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور (Iv):از حداقل 18.0 میلی‌کاندلا (mcd) تا مقدار معمول 90.0 mcd متغیر است. این اندازه‌گیری با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری انجام می‌شود که منحنی پاسخ استاندارد چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه دید گسترده 130 درجه مشخص شده است. این زاویه به عنوان زاویه خارج از محور تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (روی محور) کاهش می‌یابد.
• طول موج پیک (λP):طول موجی که در آن تابش طیفی قوی‌ترین است، معمولاً 468 نانومتر (nm) است.
• طول موج غالب (λd):این پارامتر که از نمودار رنگی CIE مشتق شده است، رنگ درک‌شده LED را تعریف می‌کند. محدوده آن از 465.0 نانومتر تا 475.0 نانومتر است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):نیم‌عرض خط طیفی 25 نانومتر است که نشان‌دهنده گسترش طول‌موج‌های تابش‌شده اطراف پیک است.
• ولتاژ مستقیم (VF):در جریان 10 میلی‌آمپر، افت ولتاژ روی LED از 2.75 ولت (حداقل) تا 3.35 ولت (حداکثر) متغیر است.
• جریان معکوس (IR):با اعمال ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5 ولت، جریان نشتی حداکثر 10 میکروآمپر (μA) است. توجه به این نکته حیاتی است که این دستگاه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این شرایط تست صرفاً برای مشخصه‌یابی است.

احتیاط تخلیه الکترواستاتیک (ESD):LED به الکتریسیته ساکن و موج‌های ولتاژ حساس است. رعایت روش‌های صحیح جابجایی ESD، از جمله استفاده از مچ‌بندهای اتصال به زمین، دستکش‌های ضداستاتیک و تجهیزات زمین‌شده، در حین جابجایی و مونتاژ برای جلوگیری از آسیب اجباری است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

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

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

واحدها بر اساس ولتاژ مستقیم آن‌ها در جریان 10 میلی‌آمپر در دسته‌هایی (J8, J9, J10, J11) دسته‌بندی می‌شوند. تلرانس هر دسته ±0.1 ولت است.

• J8: 2.75V - 2.90V
• J9: 2.90V - 3.05V
• J10: 3.05V - 3.20V
• J11: 3.20V - 3.35V

3.2 دسته‌بندی شدت نور

LEDها بر اساس خروجی شدت نور آن‌ها در جریان 10 میلی‌آمپر (با تلرانس ±15% برای هر دسته) در دسته‌های M1, M2, N1, N2, P1, P2, Q1 دسته‌بندی می‌شوند. این محدوده از 18.0 mcd (حداقل M1) تا 90.0 mcd (حداکثر Q1) گسترده است.

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

ثبات رنگ از طریق دسته‌های طول موج AC و AD کنترل می‌شود که تلرانس هر کدام ±1 نانومتر است.

• AC: 465.0 nm - 470.0 nm
• AD: 470.0 nm - 475.0 nm

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده است (مثلاً شکل 1 برای تابش طیفی، شکل 6 برای زاویه دید)، داده‌های ارائه‌شده امکان تحلیل حیاتی را فراهم می‌کنند. رابطه بین جریان مستقیم (IF) و شدت نور (Iv) معمولاً در جریان‌های پایین فوق‌خطی است، در جریان‌های بالاتر خطی‌تر شده و سپس به اشباع می‌رسد. طراحان باید در محدوده جریان DC مشخص‌شده عمل کنند تا از تخریب تسریع‌شده جلوگیری شود. ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی است، به این معنی که با افزایش دمای اتصال کمی کاهش می‌یابد. مشخصات طیفی (طول موج پیک و غالب) نیز وابسته به دما هستند و عموماً با افزایش دما به سمت طول‌موج‌های بلندتر (انتقال به قرمز) جابجا می‌شوند که یک ویژگی ذاتی منابع نور نیمه‌هادی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج

این دستگاه دارای پکیجی استاندارد EIA با هندسه فوق‌باریک است. بعد کلیدی آن ارتفاع 0.80 میلی‌متر (حداکثر) است. ابعاد حیاتی دیگر شامل طول و عرض است که برای این نوع پکیج استاندارد هستند و سازگاری با مونتاژ اتوماتیک را تضمین می‌کنند. تمام تلرانس‌های ابعادی معمولاً ±0.10 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نقشه‌های ابعادی دقیق برای طراحی الگوی لند PCB ضروری هستند.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

این قطعه دارای ترمینال‌های آند و کاتد است. قطبیت معمولاً با یک علامت روی پکیج مانند یک شکاف، نقطه یا گوشه بریده‌شده نشان داده می‌شود. دیتاشیت شامل ابعاد پیشنهادی پد لحیم‌کاری برای اطمینان از اتصال لحیم مطمئن، تراز صحیح و تخلیه حرارتی کافی در طول فرآیند ریفلو است. رعایت این توصیه‌ها برای بازدهی تولید و قابلیت اطمینان طولانی‌مدت حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

یک پروفیل ریفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب ارائه شده است. این پروفیل بر اساس استانداردهای JEDEC برای اطمینان از نصب مطمئن است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرم:150°C تا 200°C.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه برای اجازه گرمایش یکنواخت و تبخیر حلال.
• دمای پیک:حداکثر 260°C.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:قطعه باید حداکثر به مدت 10 ثانیه در معرض دمای پیک قرار گیرد. ریفلو حداکثر باید دو بار انجام شود.

تأکید می‌شود که پروفیل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و مشخصات کوره بستگی دارد و مشخصه‌یابی در سطح برد توصیه می‌شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت را به کار برد. دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس با ترمینال LED باید فقط برای یک عملیات به حداکثر 3 ثانیه محدود شود. گرمای بیش از حد می‌تواند به چیپ LED یا پکیج پلاستیکی آسیب غیرقابل برگشت وارد کند.

6.3 تمیزکاری

نباید از تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص استفاده کرد زیرا ممکن است به پکیج LED آسیب برسانند. در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری (مثلاً برای حذف باقیمانده فلاکس)، روش توصیه شده غوطه‌ور کردن برد مونتاژشده در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه است.

7. نگهداری و جابجایی

نگهداری صحیح برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و جلوگیری از آسیب ناشی از رطوبت ("پاپ کورنینگ") در حین ریفلو حیاتی است.

• بسته مهر و موم شده:LEDها در کیسه مهر و موم شده ضد رطوبت اصلی خود همراه با جاذب رطوبت باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شوند. عمر مفید تحت این شرایط یک سال است.
• بسته باز شده:پس از باز شدن کیسه مهر و موم شده، قطعات در معرض رطوبت محیط قرار می‌گیرند. آن‌ها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. اکیداً توصیه می‌شود فرآیند ریفلو مادون قرمز حداکثر تا یک هفته پس از باز کردن بسته تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (باز شده):برای نگهداری بیش از یک هفته، قطعات باید در یک ظرف درب‌دار همراه با جاذب رطوبت یا در یک خشک‌کن پُر شده با نیتروژن قرار داده شوند.
• بیکینگ (حرارت‌دهی):قطعاتی که بیش از یک هفته خارج از بسته‌بندی اصلی نگهداری شده‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری به مدت حداقل 20 ساعت در دمای حدود 60 درجه سانتی‌گراد بیک (حرارت داده) شوند تا رطوبت جذب شده خارج شود.

8. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

محصول به صورت نوار و قرقره (Tape-and-Reel) عرضه می‌شود که با ماشین‌های مونتاژ اتوماتیک سازگار است.

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ.
• تعداد در هر قرقره:4000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481-1-A-1994. جیب‌های خالی در نوار حامل با نوار پوششی مهر و موم می‌شوند.

شماره قطعه LTST-C190TBKT-10A ویژگی‌های خاصی را کدگذاری می‌کند: احتمالاً سری (LTST-C190)، رنگ (آبی/B)، نوع پکیج (KT) و کد دسته (بین) (10A).

9. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

9.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی طراحی شده است، از جمله:

• چراغ‌های وضعیت و نشانگر روی دستگاه‌های مصرفی (روترها، شارژرها، لوازم خانگی).
• نور پس‌زمینه برای کلیدها، نمادها یا پنل‌های LCD کوچک.
• نورپردازی تزئینی در فضای داخلی خودرو.
• نورپردازی عمومی که در آن به یک منبع نور آبی فشرده نیاز است.

توجه مهم:این دستگاه برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند مستقیماً جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند کنترل هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، سیستم‌های ایمنی حیاتی) در نظر گرفته نشده است. برای چنین کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا مشورت با سازنده الزامی است.

9.2 ملاحظات طراحی مدار

1. محدود کردن جریان:LED یک دستگاه جریان‌محور است. یک مقاومت سری محدودکننده جریان هنگام راه‌اندازی از یک منبع ولتاژ برای تنظیم جریان عملیاتی و جلوگیری از فرار حرارتی اجباری است. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. برای یک طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت استفاده کنید.
2. اتلاف توان:اطمینان حاصل کنید که حاصل ضرب I_Fو V_Fبا در نظر گرفتن بدترین حالت دمای عملیاتی، از حداکثر رتبه توان مطلق 76 میلی‌وات تجاوز نکند.
3. محافظت در برابر ولتاژ معکوس:از آنجایی که LED دارای ولتاژ شکست معکوس پایینی است، طراحی‌های مدار باید از اعمال بایاس معکوس جلوگیری کنند. در کاربردهای AC یا سیگنال دوطرفه، ممکن است یک دیود محافظ موازی لازم باشد.
4. مدیریت حرارتی:اگرچه توان پایین است، اما اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای لحیم‌کاری روی PCB به دفع گرما کمک می‌کند و عملکرد و طول عمر LED را حفظ می‌کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا.
5. محافظت ESD:در صورت قرارگیری LED در یک مکان در معرض دید، مانند یک نشانگر پنل، دستگاه‌های محافظ ESD (مانند دیودهای TVS) را روی خطوط ورودی قرار دهید.

10. مقایسه و تمایز فنی

عامل تمایز اصلی این قطعه پروفیل فوق‌العاده کم‌ارتفاع 0.80 میلی‌متری آن است. در مقایسه با LEDهای SMD استاندارد که اغلب 1.0 میلی‌متر یا بلندتر هستند، این امر امکان ادغام در محصولات نهایی به طور فزاینده‌ای نازک‌تر را فراهم می‌کند. استفاده از چیپ InGaN در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر برای تابش آبی، بازدهی بالاتر و خروجی روشن‌تری ارائه می‌دهد. واجد شرایط بودن آن برای ریفلو مادون قرمز بدون سرب استاندارد، آن را به یک جایگزین مستقیم برای بسیاری از طراحی‌های موجود تبدیل می‌کند که به دنبال کاهش ارتفاع قطعه بدون تغییر فرآیند مونتاژ هستند. سیستم جامع دسته‌بندی (بینینگ) انعطاف‌پذیری را برای طراحان فراهم می‌کند تا درجه‌های بهینه‌شده از نظر هزینه یا عملکرد را برای کاربرد خاص خود انتخاب کنند.

11. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

سوال 1: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پاسخ 1: طول موج پیک (λP) طول موج فیزیکی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است. طول موج غالب (λd) یک مقدار محاسبه‌شده از رنگ‌سنجی است که نشان‌دهنده طول موج تک یک نور تک‌رنگ خالص است که با رنگ درک‌شده LED مطابقت دارد. λd برای کاربردهای مبتنی بر رنگ مرتبط‌تر است.

سوال 2: آیا می‌توانم این LED را با جریان 20 میلی‌آمپر به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: بله، 20 میلی‌آمپر حداکثر جریان مستقیم DC درجه‌بندی شده است. با این حال، برای حداکثر طول عمر و در نظر گرفتن شرایط حرارتی واقعی، راه‌اندازی آن با جریان پایین‌تر (مثلاً 10-15 میلی‌آمپر) اغلب یک عمل خوب است، زیرا بازده نوری در این سطوح اغلب همچنان بالا است.

سوال 3: چرا قبل از لحیم‌کاری نیاز به بیکینگ (حرارت‌دهی) است؟

پاسخ 3: پکیج‌های SMD پلاستیکی می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند باعث ترک خوردن پکیج یا لایه‌لایه شدن رابط‌های داخلی شود - پدیده‌ای که به "پاپ کورنینگ" معروف است. بیکینگ این رطوبت را حذف می‌کند.

سوال 4: چگونه کد دسته "10A" در شماره قطعه را تفسیر کنم؟

پاسخ 4: پسوند "10A" معمولاً ترکیبی از دسته‌های عملکردی برای ولتاژ مستقیم، شدت نور و طول موج غالب را مشخص می‌کند. برای اطلاع از محدوده‌های تضمین شده دقیق V_F, I_vو λ_dبرای آن کد سفارش خاص، باید به لیست کدهای دسته در دیتاشیت یا با سازنده مراجعه کرد.

12. مثال عملی طراحی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت برق آبی برای یک دستگاه با تغذیه USB (منبع 5 ولت).

مرحله 1 - انتخاب نقطه کار:یک جریان متوسط 12 میلی‌آمپر را برای تعادل خوب بین روشنایی و طول عمر انتخاب کنید.

مرحله 2 - تعیین ولتاژ مستقیم:برای یک طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دسته J11 استفاده کنید: 3.35 ولت.

مرحله 3 - محاسبه مقاومت سری:R = (5.0V - 3.35V) / 0.012A = 137.5 Ω. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد E24 برابر با 150 Ω است.

مرحله 4 - محاسبه مجدد جریان واقعی:با استفاده از V_Fمعمول 3.0 ولت (از دسته J10)، I_F= (5.0V - 3.0V) / 150Ω ≈ 13.3 میلی‌آمپر، که ایمن و در محدوده مجاز است.

مرحله 5 - تأیید توان:بدترین حالت توان در LED: P = 3.35V * 13.3mA ≈ 44.6 میلی‌وات، که به خوبی زیر حداکثر 76 میلی‌وات است.

مرحله 6 - چیدمان PCB:مقاومت 150Ω را به صورت سری با آند LED قرار دهید. یک ناحیه مس کوچک متصل به پد کاتد LED برای هیت‌سینک جزئی فراهم کنید. مطمئن شوید که علامت‌گذاری قطبیت روی چاپ ابریشمی PCB با علامت LED مطابقت دارد.

13. معرفی فناوری

این LED بر اساس فناوری نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) رشد یافته روی یک زیرلایه، معمولاً سافایر یا کاربید سیلیکون، ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه چاه کوانتومی فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور تابش‌شده را تعیین می‌کند - در این مورد، آبی. رزین اپوکسی لنز شفاف (Water-Clear) به گونه‌ای فرموله شده است که برای این طول موج شفاف باشد و حفاظت محیطی و پایداری مکانیکی را فراهم کند. پروفیل فوق‌باریک از طریق تکنیک‌های پیشرفته قالب‌گیری پکیج و اتصال چیپ حاصل می‌شود.

14. روندهای صنعت

روند در LEDهای SMD برای الکترونیک مصرفی به سمت کوچک‌سازی و بازدهی بالاتر ادامه دارد. ارتفاع 0.8 میلی‌متری این دستگاه گامی در این جهت است که امکان محصولات نهایی نازک‌تر را فراهم می‌کند. همچنین تلاش مداومی برای دستیابی به کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) از چیپ‌های InGaN وجود دارد. علاوه بر این، برای کاربردهایی که نیازمند بازتولید رنگ دقیق و یکنواخت هستند، مانند نمایشگرهای RGB تمام‌رنگ و نورپردازی پیشرفته خودرو، تقاضا برای تلرانس‌های دسته‌بندی (بینینگ) سخت‌گیرانه‌تر و قابلیت‌های ترکیب رنگ پیچیده‌تر وجود دارد. ادغام مدار راه‌انداز و چندین چیپ LED در پکیج‌های واحد (مانند COB - چیپ روی برد) روند مهم دیگری است، اگرچه LEDهای مجزا مانند این یکی برای نشانگرهای نقطه‌ای و چیدمان‌های طراحی انعطاف‌پذیر همچنان ضروری هستند.