دیتاشیت LED SMD مدل LTST-C281KSKT-5A - ارتفاع 0.35 میلی‌متر - ولتاژ 1.7 تا 2.3 ولت - توان 75 میلی‌وات - زرد AlInGaP - سند فنی

1. مرور محصول

LTST-C281KSKT-5A یک لامپ LED نصب‌سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن با محدودیت فضا طراحی شده است. این قطعه متعلق به خانواده LEDهای مینیاتوری است که به‌طور خاص برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) مهندسی شده‌اند. این قطعه برای ادغام در طیف گسترده‌ای از لوازم الکترونیکی مصرفی و صنعتی که نیاز به نشانگر قابل اعتماد، فشرده و پرنور دارند، مناسب است.

1.1 مزایای اصلی و بازارهای هدف

این LED چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را به انتخابی ترجیحی برای طراحان تبدیل می‌کند. ویژگی اصلی آن پروفایل فوق‌العاده باریک با ارتفاع تنها 0.35 میلی‌متر است که امکان استفاده در دستگاه‌های فوق‌نازک را فراهم می‌کند. این قطعه از یک چیپ فوق‌روشن AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده می‌کند که بازده نوری بالا و خلوص رنگ عالی در طیف زرد را ارائه می‌دهد. دستگاه کاملاً با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد. بسته‌بندی آن روی قرقره 7 اینچی و نوار 8 میلی‌متری استاندارد (EIA STD) است که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات خودکار پیک‌اندپلیس با سرعت بالا است. علاوه بر این، برای مقاومت در برابر فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری بازجوشی مادون قرمز (IR) طراحی شده است که برای خطوط مونتاژ فناوری نصب‌سطحی (SMT) مدرن حیاتی است.

کاربردهای هدف متنوع هستند و شامل تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های بی‌سیم و همراه)، دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های شبکه)، لوازم خانگی و تابلوهای داخلی می‌شوند. کاربردهای عملکردی خاص شامل نور پس‌زمینه صفحه کلید یا کی‌پد، نشانگر وضعیت برق یا اتصال، ادغام در نمایشگرهای میکرو و نورپردازی عمومی سیگنال یا نماد است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

عملکرد LTST-C281KSKT-5A توسط مجموعه جامعی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف می‌شود. درک این مشخصات برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است.

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند. برای LTST-C281KSKT-5A در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس: حداکثر اتلاف توان پیوسته 75 میلی‌وات است؛ حداکثر جریان مستقیم DC 30 میلی‌آمپر است؛ یک جریان مستقیم پیک 80 میلی‌آمپر فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است؛ حداکثر ولتاژ معکوس قابل اعمال 5 ولت است؛ محدوده دمای کاری از 30- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است؛ و محدوده دمای نگهداری از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس است. قابل توجه است که دستگاه می‌تواند شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 10 ثانیه تحمل کند که با پروفایل‌های رایج بازجوشی بدون سرب (Pb-free) همسو است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C) اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور (Iv) از حداقل 7.1 میلی‌کاندلا (mcd) تا حداکثر 45.0 mcd در هنگام راه‌اندازی با جریان مستقیم (IF) 5mA متغیر است. دستگاه دارای زاویه دید بسیار گسترده (2θ1/2) 130 درجه است، به این معنی که نور را در یک ناحیه وسیع منتشر می‌کند و برای کاربردهایی که نیاز به دید وسیع‌الزاویه دارند مناسب است. رنگ نوری آن توسط طول موج غالب (λd) بین 587.0 نانومتر و 594.5 نانومتر تعریف می‌شود که آن را به طور قطع در ناحیه زرد طیف مرئی قرار می‌دهد. طول موج پیک انتشار (λp) معمولاً 591.0 نانومتر است. از نظر الکتریکی، ولتاژ مستقیم (VF) مورد نیاز برای راه‌اندازی 5mA از طریق LED بین 1.7 ولت و 2.3 ولت است. جریان معکوس (IR) بسیار کم است، با حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات در تولید انبوه، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی به گروه‌های عملکردی یا "بین" دسته‌بندی می‌شوند. LTST-C281KSKT-5A از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی برای ولتاژ مستقیم (VF)، شدت نور (IV) و طول موج غالب (رنگ) استفاده می‌کند.

3.1 رتبه ولتاژ مستقیم (VF)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آنها در جریان آزمایش 5mA دسته‌بندی می‌شوند. دسته‌ها عبارتند از: E2 (1.70V تا 1.90V)، E3 (1.90V تا 2.10V) و E4 (2.10V تا 2.30V). یک تلرانس ±0.1V برای هر دسته اعمال می‌شود. این اطلاعات برای طراحی درایورهای جریان ثابت یا پیش‌بینی افت ولتاژ در پیکربندی‌های سری حیاتی است.

3.2 رتبه شدت نور (IV)

این دسته، خروجی روشنایی را تعریف می‌کند. دسته‌ها که بر حسب mcd در 5mA اندازه‌گیری می‌شوند عبارتند از: K (7.1 تا 11.2)، L (11.2 تا 18.0)، M (18.0 تا 28.0) و N (28.0 تا 45.0). یک تلرانس ±15% برای هر دسته اعمال می‌شود. طراحان می‌توانند یک دسته روشنایی خاص را برای برآوردن نیازهای بصری کاربرد خود انتخاب کنند و یکنواختی در آرایه‌های چند LED را تضمین کنند.

3.3 رتبه رنگ (طول موج غالب)

این دسته، سایه دقیق رنگ زرد را کنترل می‌کند. دسته‌های طول موج غالب عبارتند از: J (587.0 نانومتر تا 589.5 نانومتر)، K (589.5 نانومتر تا 592.0 نانومتر) و L (592.0 نانومتر تا 594.5 نانومتر). تلرانس برای هر دسته ±1 نانومتر است. انتخاب یک دسته رنگ تنگ برای کاربردهایی که ثبات رنگ مهم است، مانند نشانگرهای وضعیت یا نور پس‌زمینه که در آن چندین LED باید یکسان به نظر برسند، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

نمایش‌های گرافیکی از ویژگی‌های LED بینش عمیق‌تری از عملکرد تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند که برای طراحی قوی ضروری است.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

منحنی I-V رابطه غیرخطی بین جریان جاری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. برای ماده AlInGaP مورد استفاده در این LED، منحنی یک ولتاژ "زانو" مشخصه در حدود 1.8-2.0V را نشان خواهد داد، که بالاتر از آن جریان با افزایش کمی در ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این موضوع اهمیت استفاده از یک مکانیزم محدودکننده جریان (مقاومت یا درایور جریان ثابت) به جای یک منبع ولتاژ ثابت را برای جلوگیری از فرار حرارتی و تخریب دستگاه تأکید می‌کند.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد. معمولاً، رابطه در جریان‌های پایین نسبتاً خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش دمای اتصال و افت بازده، اشباع شود یا زیرخطی شود. عملکرد LED در محدوده جریان DC مشخص شده آن (تا 30mA) بازده بهینه و طول عمر را تضمین می‌کند.

4.3 توزیع طیفی

منحنی خروجی طیفی برای یک LED زرد AlInGaP یک باند انتشار نسبتاً باریک را نشان می‌دهد، معمولاً با پهنای نیمه طیفی (Δλ) حدود 15 نانومتر همانطور که مشخص شده است. پیک در نزدیکی 591 نانومتر متمرکز خواهد بود. این پهنای باند باریک در مقایسه با منابع طیف گسترده‌تر مانند LEDهای سفید تبدیل‌شده با فسفر، منجر به یک رنگ زرد اشباع‌شده و خالص می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ساختار فیزیکی و ابعاد برای چیدمان PCB و مونتاژ حیاتی هستند.

5.1 ابعاد بسته‌بندی و شناسایی قطبیت

این LED دارای یک فوت‌پرینت استاندارد چیپ LED است. ابعاد کلیدی شامل طول کلی، عرض و ارتفاع بسیار کم 0.35 میلی‌متر است. ترمینال کاتد (منفی) معمولاً توسط یک علامت روی بسته‌بندی، مانند یک نقطه سبز، یک شکاف یا یک پد با شکل متفاوت شناسایی می‌شود. دیتاشیت یک نقشه ابعادی دقیق با تمام اندازه‌گیری‌های حیاتی بر حسب میلی‌متر، از جمله موقعیت پدها، طرح کلی قطعه و اندازه لنز ارائه می‌دهد. طراحان باید به این ابعاد برای الگوی لند PCB (فوت‌پرینت) خود پایبند باشند تا لحیم‌کاری و تراز مناسب را تضمین کنند.

5.2 طراحی پیشنهادی پد اتصال PCB

یک الگوی لند پیشنهادی (طرح پد لحیم) ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد در طول بازجوشی را تضمین کند. این الگوی تشکیل فیله لحیم را در نظر می‌گیرد و از مشکلاتی مانند "تومبستونینگ" (جایی که یک انتها از روی پد بلند می‌شود) جلوگیری می‌کند. طراحی معمولاً شامل اتصالات تسکین حرارتی است اگر پد به یک صفحه مسی بزرگ متصل باشد، تا حرارت را در طول لحیم‌کاری مدیریت کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی و مونتاژ مناسب برای بازده و قابلیت اطمینان بسیار مهم است.

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری بازجوشی مادون قرمز (IR)

برای فرآیندهای بدون سرب (Pb-free)، یک پروفایل بازجوشی خاص توصیه می‌شود. دمای پیک نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان بالای 260 درجه سلسیوس باید حداکثر به 10 ثانیه محدود شود. یک مرحله پیش‌گرم (معمولاً 150-200 درجه سلسیوس) برای افزایش تدریجی دما و فعال‌سازی فلاکس ضروری است، با حداکثر زمان پیش‌گرم 120 ثانیه. پروفایل باید برای PCB خاص، خمیر لحیم و فر مشخص شود تا اطمینان حاصل شود که تمام قطعات به درستی و بدون آسیب لحیم شده‌اند.

6.2 شرایط نگهداری و جابجایی

این LEDها به رطوبت حساس هستند (MSL2a). هنگامی که در کیسه ضد رطوبت مهر و موم شده اصلی خود با ماده خشک‌کن نگهداری می‌شوند، باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شده و در عرض یک سال استفاده شوند. پس از باز شدن کیسه، محیط نگهداری نباید از 30°C و 60% RH تجاوز کند. قطعاتی که در معرض هوای محیط قرار گرفته‌اند باید در عرض 672 ساعت (28 روز) تحت بازجوشی IR قرار گیرند. اگر این زمان تجاوز شود، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در حدود 60°C به مدت حداقل 20 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از آسیب "پاپ کورن" در طول بازجوشی جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی خشن یا نامشخص می‌توانند به لنز پلاستیکی یا بسته‌بندی آسیب برسانند.

6.4 احتیاط در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این LED مستعد آسیب ناشی از الکتریسیته ساکن و موج‌های ولتاژ است. توصیه می‌شود دستگاه با استفاده از یک مچ‌بند زمین‌شده یا دستکش ضداستاتیک جابجا شود. تمام تجهیزات، از جمله میزهای کار و ماشین‌آلات، باید به درستی زمین‌شده باشند تا از وقوع ESD جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LTST-C281KSKT-5A در قالب نوار و قرقره مناسب برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شود. عرض نوار 8 میلی‌متر است که روی یک قرقره استاندارد به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 5000 قطعه است. برای مقادیر کمتر، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای باقی‌مانده‌ها موجود است. مشخصات نوار و قرقره مطابق با استانداردهای ANSI/EIA 481 است که تضمین‌کننده سازگاری با سیستم‌های فیدر استاندارد است. نوار دارای یک پوشش برای محافظت از قطعات است و مشخصه آن این است که حداکثر دو جیب قطعه متوالی می‌تواند خالی باشد.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی متداول

متداول‌ترین روش درایو، یک مقاومت محدودکننده جریان سری متصل به یک منبع تغذیه ولتاژ (Vcc) است. مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم LED است (برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر مقدار از دسته یا دیتاشیت استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 5mA، 10mA، تا حداکثر 30mA). برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی ثابت یا عملکرد در محدوده ولتاژ گسترده دارند، یک درایور IC جریان ثابت توصیه می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است (حداکثر 75mW)، مدیریت حرارتی مؤثر هنوز برای حفظ طول عمر LED و جلوگیری از تغییر رنگ مهم است. خود PCB به عنوان یک هیت‌سینک عمل می‌کند. اتصال پد حرارتی LED (در صورت وجود) به یک مساحت مسی کافی روی PCB به دفع حرارت کمک می‌کند. از عملکرد همزمان LED در حداکثر جریان و دمای مطلق آن برای دوره‌های طولانی خودداری کنید.

8.3 ملاحظات طراحی نوری

زاویه دید گسترده 130 درجه‌ای این LED را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که نور باید از زوایای مختلف بدون نیاز به دیفیوزرهای اضافی دیده شود. برای نور هدایت‌شده‌تر، می‌توان از لنزهای خارجی یا راهنماهای نور استفاده کرد. لنز شفاف آب‌مانند این مدل خاص اجازه می‌دهد رنگ اصلی چیپ (زرد) بدون فیلتر شدن منتشر شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTST-C281KSKT-5A عمدتاً از طریق پروفایل فوق‌العاده باریک 0.35 میلی‌متری خود متمایز می‌شود که از بسیاری از LEDهای چیپ استاندارد (مانند بسته‌بندی‌های 0603 یا 0805 که اغلب 0.6-0.8 میلی‌متر ارتفاع دارند) باریک‌تر است. این ویژگی آن را برای نسل جدید دستگاه‌های همراه و پوشیدنی فوق‌نازک ایده‌آل می‌سازد. استفاده از فناوری AlInGaP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازده بالاتر و اشباع رنگ بهتری در محدوده قرمز-کهربایی-زرد ارائه می‌دهد. سازگاری آن با بازجوشی IR استاندارد و بسته‌بندی نوار و قرقره، آن را با فرآیندهای تولید خودکار و با حجم بالا همسو می‌کند و یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه و قابل اعتماد ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 تفاوت بین طول موج غالب و طول موج پیک چیست؟

طول موج پیک (λp) طول موج واحدی است که در آن طیف انتشار حداکثر شدت را دارد. طول موج غالب (λd) یک مقدار محاسبه‌شده است که از نمودار رنگ‌سنجی CIE مشتق شده و نمایانگر رنگ درک‌شده نور است؛ این طول موج واحدی است که با احساس رنگ خروجی ترکیبی LED مطابقت دارد. برای یک منبع تک‌رنگه مانند این LED زرد AlInGaP، آن‌ها معمولاً بسیار نزدیک هستند، اما λd پارامتر مرتبط‌تری برای مشخصه رنگ است.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 3.3 ولت و بدون مقاومت راه‌اندازی کنم؟

خیر، این توصیه نمی‌شود و به احتمال زیاد LED را از بین می‌برد. ولتاژ مستقیم فقط 1.7-2.3 ولت است. اعمال مستقیم 3.3 ولت باعث جریان بسیار زیاد و کنترل‌نشده می‌شود (بسیار فراتر از حداکثر 30mA)، که منجر به گرمای بیش از حد فوری و خرابی می‌شود. همیشه یک مقاومت محدودکننده جریان یا رگولاتور مورد نیاز است.

10.3 هنگام سفارش، چگونه کدهای دسته‌بندی را تفسیر کنم؟

هنگام ثبت سفارش، می‌توانید ترکیبی از کدهای دسته VF، IV و Hue را مشخص کنید تا LEDهایی با ویژگی‌های کاملاً منطبق دریافت کنید. به عنوان مثال، درخواست "E3, M, K" به شما LEDهایی با ولتاژ مستقیم 1.9-2.1V، شدت نور 18.0-28.0 mcd و طول موج غالب 589.5-592.0 نانومتر می‌دهد. اگر هیچ دسته‌ای مشخص نشده باشد، قطعات از دسته‌های تولید استاندارد دریافت خواهید کرد.

11. اصول عملکرد

LTST-C281KSKT-5A یک منبع نور نیمه‌هادی بر پایه سیستم ماده AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال چیپ نیمه‌هادی تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. انرژی گاف نواری خاص آلیاژ AlInGaP طول موج فوتون‌های منتشر شده را تعیین می‌کند که در این مورد در ناحیه زرد (~590 نانومتر) است. لنز اپوکسی شفاف آب‌مانند چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی را فراهم می‌کند، پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد (زاویه گسترده 130 درجه) و بازده استخراج نور را افزایش می‌دهد.

12. روندها و زمینه صنعت

توسعه LEDهایی مانند LTST-C281KSKT-5A توسط چندین روند کلیدی در الکترونیک هدایت می‌شود. فشار مداومی برای کوچک‌سازی وجود دارد که قطعاتی با فوت‌پرینت کوچک‌تر و پروفایل پایین‌تر را برای امکان‌پذیر ساختن محصولات نهایی نازک‌تر طلب می‌کند. افزایش بازده و روشنایی از مواد نیمه‌هادی مانند AlInGaP امکان مصرف توان کمتر و عمر باتری طولانی‌تر در دستگاه‌های قابل حمل را فراهم می‌کند. علاوه بر این، پذیرش صنعت‌گستره لحیم‌کاری بدون سرب و انطباق با RoHS، قطعاتی را الزامی می‌کند که بتوانند دمای بازجوشی بالاتر را تحمل کنند و عاری از مواد محدودشده باشند. استانداردسازی بسته‌بندی (نوار و قرقره، استانداردهای EIA) از تولید با حجم بالا و بسیار خودکار که تولید مدرن الکترونیک مصرفی را تعریف می‌کند، پشتیبانی می‌کند.