دیتاشیت LED آبی SMD مدل LTST-C170TBKT-5A - ابعاد 3.2x1.6x1.1 میلی‌متر - ولتاژ 2.8 ولت - توان 76 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C170TBKT-5A یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن و فشرده طراحی شده است. این قطعه متعلق به خانواده LEDهای چیپ فوق‌نازک است که ارتفاعی تنها 1.10 میلی‌متر دارد و برای کاربردهایی با محدودیت شدید فضا مناسب است. این قطعه از یک چیپ نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) استفاده می‌کند که به دلیل تولید نور آبی با روشنایی بالا و بازدهی مناسب شناخته شده است. این قطعه در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی شده است که با تجهیزات اتوماتیک پیک‌اندپلیس و مونتاژ پرسرعت متداول در تولید الکترونیک سازگاری دارد.

این LED به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود، به این معنی که با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد. همچنین طراحی آن با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) سازگار است که استاندارد مونتاژ قطعات نصب‌سطحی روی بردهای مدار چاپی (PCB) می‌باشد. مشخصات الکتریکی آن با سطوح منطقی مدارهای مجتمع (IC) سازگار است که طراحی مدار درایور را ساده می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• تلفات توان (Pd):76 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که پکیج LED می‌تواند تحت کارکرد پیوسته به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای مجاز است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مشخص می‌شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای کارکرد قابل اطمینان بلندمدت است.
• محدوده دمای کارکرد:20- درجه تا 80+ درجه سلسیوس. عملکرد قطعه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• محدوده دمای نگهداری:30- درجه تا 100+ درجه سلسیوس. قطعه می‌تواند در این محدوده بدون تخریب نگهداری شود.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه. این دما و زمان اوج قابل تحمل برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو را تعریف می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی متداول هستند که در Ta=25°C و جریان تست استاندارد (I_F) برابر 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):11.2 تا 45.0 میلی‌کاندلا (mcd). این معیاری از روشنایی درک شده LED توسط چشم انسان است. محدوده وسیع نشان می‌دهد که قطعه در دسته‌های روشنایی مختلف (بین) موجود است (به بخش 3 مراجعه کنید).
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار خود در محور مرکزی (0 درجه) کاهش می‌یابد. زاویه 130 درجه نشان‌دهنده یک الگوی دید بسیار گسترده است.
• طول موج تابش پیک (λ_P):468 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن توان خروجی نوری در حداکثر خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λ_d):470.0 تا 475.0 نانومتر. این طول‌موج واحدی است که به بهترین شکل رنگ درک شده نور را نمایندگی می‌کند و از نمودار رنگی CIE مشتق می‌شود. این محدوده مربوط به رنگ آبی است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):25 نانومتر. این عرض طیف تابش شده در نصف حداکثر توان آن است که خلوص طیفی نور آبی را نشان می‌دهد.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.65 تا 3.05 ولت (متداول 2.80 ولت). این افت ولتاژ دو سر LED هنگام راه‌اندازی با جریان تست مشخص شده است. این یک پارامتر کلیدی برای طراحی مدار محدودکننده جریان است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت. LEDها برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده‌اند. این پارامتر فقط برای اطمینان از کیفیت تست می‌شود.

نکات مهم:شدت نور با یک فیلتر شبیه‌سازی‌کننده پاسخ چشم انسان (منحنی CIE) اندازه‌گیری می‌شود. قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است؛ رعایت احتیاط‌های مناسب ESD (مچ‌بند اتصال به زمین، تجهیزات زمین‌شده) در حین جابجایی اجباری است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌هایی (بین) دسته‌بندی می‌شوند. LTST-C170TBKT-5A از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

واحدها بر حسب ولت (V) هستند که در I_F= 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند. تلرانس هر دسته ±0.1 ولت است.

• کد دسته 1: 2.65 ولت (حداقل) تا 2.75 ولت (حداکثر)
• کد دسته 2: 2.75 ولت تا 2.85 ولت
• کد دسته 3: 2.85 ولت تا 2.95 ولت
• کد دسته 4: 2.95 ولت تا 3.05 ولت

این امکان را به طراحان می‌دهد تا LEDهایی با V_F همسان را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در هنگام راه‌اندازی موازی دارند انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور

واحدها بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) هستند که در I_F= 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند. تلرانس هر دسته ±15% است.

• L1: 11.2 تا 14.0 میلی‌کاندلا
• L2: 14.0 تا 18.0 میلی‌کاندلا
• M1: 18.0 تا 22.4 میلی‌کاندلا
• M2: 22.4 تا 28.0 میلی‌کاندلا
• N1: 28.0 تا 35.5 میلی‌کاندلا
• N2: 35.5 تا 45.0 میلی‌کاندلا

این محدوده وسیع از دسته‌ها امکان انتخاب بر اساس نیازهای روشنایی کاربرد، از چراغ‌های نشانگر تا نور پس‌زمینه را فراهم می‌کند.

3.3 دسته‌بندی طول موج غالب

واحدها بر حسب نانومتر (nm) هستند که در I_F= 5 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند. تلرانس ±1 نانومتر است.

• کد دسته AD: 470.0 نانومتر تا 475.0 نانومتر

این امر یکنواختی سایه رنگ آبی را در تمام قطعات با این شماره قطعه تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد متداول اشاره می‌کند که برای درک رفتار قطعه تحت شرایط مختلف ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، مفاهیم آنها در زیر تحلیل شده است.

4.1 منحنی جریان بر حسب ولتاژ (I-V)

منحنی I-V برای یک LED اینگن مانند این مورد، یک افزایش نمایی مشخصه را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم (V_F) برای یک جریان معین نسبتاً ثابت است اما دارای ضریب دمایی منفی است - با افزایش دمای اتصال کمی کاهش می‌یابد. این موضوع باید در طرح‌های درایور با ولتاژ ثابت در نظر گرفته شود تا از فرار حرارتی جلوگیری شود.

4.2 شدت نور بر حسب جریان مستقیم

خروجی نور (شدت نور) در محدوده کارکرد متداول (تا 20 میلی‌آمپر) تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازدهی (لومن بر وات) معمولاً در جریانی کمتر از حداکثر ریتینگ به اوج خود می‌رسد و در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش تولید گرما و اثرات "افت" در نیمه‌هادی کاهش می‌یابد.

4.3 توزیع طیفی

منحنی خروجی طیفی یک پیک واحد را نشان می‌دهد که حول 468-470 نانومتر متمرکز شده و نیم‌عرض متداول آن 25 نانومتر است. طول موج غالب (رنگ درک شده) از این طیف مشتق می‌شود. طیف با جریان تا حد زیادی پایدار است، اما طول موج پیک ممکن است با تغییرات دمای اتصال کمی جابجا شود (معمولاً 0.1-0.2 نانومتر/درجه سلسیوس).

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

این LED دارای طرح پکیج استاندارد صنعتی EIA است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه تقریباً 3.2 میلی‌متر (طول) در 1.6 میلی‌متر (عرض) و مشخصه اصلی پروفیل فوق‌نازک 1.10 میلی‌متر (ارتفاع) می‌باشد. تمام تلرانس‌های ابعادی معمولاً ±0.10 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن در نقشه مکانیکی دقیق مشخص شده باشد. لنز شفاف است که برای LEDهای آبی بهینه است زیرا رنگ را تغییر نمی‌دهد.

5.2 شناسایی قطبیت و طراحی پد

قطعه دارای آند و کاتد است. قطبیت معمولاً با یک علامت روی پکیج، مانند یک شکاف، نقطه یا گوشه بریده شده نشان داده می‌شود. دیتاشیت شامل ابعاد پیشنهادی پد لحیم‌کاری برای چیدمان PCB است. پیروی از این توصیه‌ها برای دستیابی به اتصال لحیم قابل اطمینان، تراز مناسب در حین ریفلو و مدیریت تنش حرارتی بسیار مهم است. طراحی پد همچنین به جلوگیری از پدیده "سنگ قبری" (بلند شدن یک سر در حین لحیم‌کاری) کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه با لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز برای خمیر لحیم بدون سرب (Pb-free) سازگار است. یک پروفیل پیشنهادی ارائه شده است که عموماً از استانداردهای JEDEC پیروی می‌کند. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرم:150-200 درجه سلسیوس تا 120 ثانیه برای گرم کردن تدریجی برد و فعال‌سازی فلاکس.
• دمای اوج:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالاتر از نقطه مایع (TAL):زمان در محدوده 5 درجه سلسیوس دمای اوج باید حداکثر به 10 ثانیه محدود شود. عملیات ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود.

پروفیل دقیق باید برای طراحی PCB خاص، قطعات و فر مورد استفاده مشخص شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید نهایت دقت را به کار برد:

• دمای هویه نباید از 300 درجه سلسیوس تجاوز کند.
• زمان تماس باید حداکثر به 3 ثانیه برای هر پد محدود شود.
• لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود تا از آسیب حرارتی به پکیج پلاستیکی و دی نیمه‌هادی جلوگیری شود.

6.3 نگهداری و جابجایی

نگهداری (کیسه مهر و موم شده):LEDها به رطوبت حساس هستند (MSL). هنگامی که در کیسه ضد رطوبت اصلی همراه با جاذب رطوبت نگهداری می‌شوند، باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شده و ظرف یک سال از تاریخ مهر و موم کیسه استفاده شوند.نگهداری (پس از باز کردن کیسه):پس از باز شدن، محیط نباید از 30°C / 60% RH تجاوز کند. توصیه می‌شود عملیات ریفلو IR ظرف 672 ساعت (28 روز) پس از در معرض قرار گرفتن کامل شود. برای قرارگیری طولانی‌تر در معرض هوا، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت برای حذف رطوبت جذب شده و جلوگیری از "ترکیدن" (ترک خوردن پکیج در حین ریفلو) است.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های الکلی مشخص شده مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) یا اتیل الکل استفاده شود. LED باید در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور شود. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص می‌توانند به مواد پکیج پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته‌دار، مهر و موم شده با نوار پوششی و پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی (178 میلی‌متر) عرضه می‌شوند.

• تعداد در هر قرقره:3000 عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• کیفیت:حداکثر تعداد قطعات مفقود متوالی ("لامپ‌های مفقود") در نوار دو عدد است.

این بسته‌بندی برای خطوط مونتاژ اتوماتیک SMT بهینه شده است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

به دلیل پروفیل فوق‌نازک، زاویه دید گسترده و رنگ آبی، این LED برای موارد زیر بسیار مناسب است:

• نشانگرهای وضعیت:نشانگرهای برق، اتصال یا فعالیت در الکترونیک مصرفی، تجهیزات شبکه و لوازم خانگی.
• نور پس‌زمینه:نور لبه‌ای برای نمایشگرهای LCD کوچک، روشنایی صفحه کلید یا نورپردازی تزئینی در دستگاه‌های نازک.
• الکترونیک مصرفی:نورپردازی تزئینی در گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، لوازم جانبی بازی و پوشیدنی‌ها که ارتفاع بسیار مهم است.
• نورپردازی داخلی خودرو:برای نشانگرهای داشبورد یا نورپردازی محیطی، با در نظر گرفتن محدوده دمای کارکرد.

8.2 ملاحظات طراحی

راه‌اندازی جریان:همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان سری یا یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید. راه‌اندازی مستقیم LED از یک منبع ولتاژ منجر به جریان بیش از حد و خرابی سریع می‌شود. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. مدیریت حرارتی:اگرچه تلفات توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس در اطراف پدهای حرارتی (در صورت وجود) یا خنک‌سازی کلی برد به حفظ بازدهی و طول عمر LED کمک می‌کند، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا.طراحی نوری:لنز شفاف و زاویه دید گسترده یک الگوی نور پخش وسیع ارائه می‌دهد. برای نور متمرکز، ممکن است به لنزهای خارجی یا راهنماهای نور نیاز باشد. خروجی نور آبی در محدوده‌ای است که می‌تواند در برخی کاربردها با فسفرها برای ایجاد نور سفید استفاده شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

عوامل تمایز اصلی LTST-C170TBKT-5Aارتفاع فوق‌نازک 1.10 میلی‌متریو استفاده از یکچیپ اینگن با روشنایی بالااست. در مقایسه با فناوری قدیمی‌تر مانند LEDهای آبی GaP (گالیم فسفید)، اینگن بازده نوری به مراتب بالاتر و رنگ آبی اشباع‌شده‌تری ارائه می‌دهد. پروفیل نازک یک مزیت کلیدی نسبت به LEDهای SMD استاندارد (که اغلب 1.5-2.0 میلی‌متر ارتفاع دارند) در الکترونیک مدرن با محدودیت فضا است. زاویه دید گسترده 130 درجه نیز در مقایسه با LEDهای با زاویه باریک‌تر که برای نورپردازی متمرکز استفاده می‌شوند قابل توجه است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 تفاوت طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_P):طول موج خاصی که در آن توان خروجی نوری به معنای واقعی کلمه در حداکثر خود است. این یک اندازه‌گیری فیزیکی است.
طول موج غالب (λ_d):یک مقدار محاسبه‌شده از نمودار رنگ CIE که طول موج واحد نور تک‌رنگ را نشان می‌دهد که به نظر چشم انسان همان رنگ خروجی LED را دارد. این رنگ درک شده را تعریف می‌کند. برای یک LED آبی، این دو اغلب نزدیک هستند، همانطور که در این مورد است (468 نانومتر در مقابل 470-475 نانومتر).

10.2 آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته با جریان 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

بله، 20 میلی‌آمپر حداکثرجریان مستقیم DCتوصیه شده است. برای عمر بهینه و بازدهی، راه‌اندازی آن با جریان پایین‌تر، مانند 5 میلی‌آمپر (شرایط تست) یا 10 میلی‌آمپر، اغلب برای اهداف نشانگر کافی است و تولید گرما را کاهش می‌دهد.

10.3 چرا محافظت در برابر ESD برای LEDها اینقدر مهم است؟

اتصال نیمه‌هادی در یک LED، به ویژه انواع اینگن با روشنایی بالا، به شدت نسبت به تخلیه‌های الکترواستاتیک با ولتاژ بالا حساس است. یک شوک استاتیک که برای انسان قابل درک نیست می‌تواند با آسیب رساندن به لایه‌های میکروسکوپی نیمه‌هادی، توانایی خروجی نور LED را بلافاصله کاهش داده یا از بین ببرد. همیشه در یک محیط ایمن از نظر ESD جابجا کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت کم‌مصرف برای یک بلندگوی بلوتوث قابل حمل. نشانگر باید در نور روز قابل مشاهده باشد، زاویه دید گسترده‌ای داشته باشد و در محفظه‌ای به ارتفاع 1.5 میلی‌متر جای گیرد.
منطق انتخاب:LTST-C170TBKT-5A به دلیل ارتفاع 1.10 میلی‌متری و زاویه دید 130 درجه انتخاب شده است. رنگ آبی کنتراست خوبی ارائه می‌دهد و معمولاً با فناوری بلوتوث مرتبط است.
طراحی مدار:برد اصلی بلندگو دارای خط تغذیه 3.3 ولت است. هدف جریان مستقیم 10 میلی‌آمپر برای روشنایی و بازدهی خوب است. با استفاده از V_Fمتداول 2.8 ولت: R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50 اهم. یک مقاومت استاندارد 51 اهم انتخاب می‌شود. تلفات توان در LED برابر است با P = V_F* I_F= 2.8V * 0.01A = 28mW، که به خوبی زیر حداکثر 76mW است.
چیدمان:طرح پد پیشنهادی از دیتاشیت روی PCB استفاده شده است. یک ناحیه کوچک خالی زیر LED حفظ شده است تا از مکش لحیم جلوگیری شود.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای نورافشان دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که انرژی الکتریکی را مستقیماً از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس به نور تبدیل می‌کنند. LTST-C170TBKT-5A از یک ساختار ناهمگن مبتنی بر اینگن استفاده می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال (چاه کوانتومی) تزریق می‌شوند. هنگامی که یک الکترون در این ناحیه با یک حفره بازترکیب می‌شود، انرژی به شکل یک فوتون (ذره نور) آزاد می‌شود. گاف انرژی خاص ماده اینگن طول موج (رنگ) فوتون تابش شده را تعیین می‌کند که در این مورد در طیف آبی (~470 نانومتر) است. پکیج اپوکسی شفاف به عنوان یک لنز عمل می‌کند، خروجی نور را شکل می‌دهد و محافظت محیطی را فراهم می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای آبی اینگن یک پیشرفت بنیادی در نورپردازی حالت جامد بود که امکان ایجاد LEDهای سفید (از طریق تبدیل فسفر) و نمایشگرهای تمام‌رنگ را فراهم کرد. روندهای فعلی در LEDهای SMD مانند این مورد همچنان بر موارد زیر متمرکز است:

• افزایش بازدهی (لومن بر وات):کاهش مصرف انرژی برای همان خروجی نور.
• مینیاتوری‌سازی:کاهش بیشتر اندازه پکیج (پایه و ارتفاع) برای دستگاه‌های فوق‌فشرده نسل بعدی.
• بهبود یکنواختی رنگ:تلرانس‌های دسته‌بندی (بینینگ) تنگ‌تر برای کاربردهایی که نیاز به رنگ یکنواخت دارند، مانند نور پس‌زمینه با مساحت بزرگ یا دیوارهای ویدیویی.
• قابلیت اطمینان و عمر بالاتر:بهبود در مواد پکیج و طراحی چیپ برای مقاومت در برابر دمای کارکرد بالاتر و محیط‌های سخت‌تر، گسترش به کاربردهای خودرویی و صنعتی.

حرکت به سمت مواد بدون سرب و بدون هالوژن مطابق با مقررات زیست‌محیطی نیز یک روش استاندارد صنعتی است.