دیتاشیت LTW-C181LDS5-GE - ال‌ای‌دی SMD سفید - 1.6x0.8x0.55mm - 3.15V - 76mW - مستندات فنی فارسی

1. مرور محصول

ال‌ای‌دی LTW-C181LDS5-GE یک لامپ ال‌ای‌دی نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن با محدودیت فضا طراحی شده است. این قطعه متعلق به خانواده‌ای از قطعات مینیاتوری است که برای فرآیندهای مونتاژ خودکار برد مدار چاپی (PCB) بهینه‌سازی شده‌اند. اهداف اصلی طراحی این قطعه، کوچک‌سازی، سازگاری با تولید انبوه و عملکرد قابل اعتماد در انواع دستگاه‌های الکترونیکی مصرفی و صنعتی است.

1.1 مزایای کلیدی و بازار هدف

این ال‌ای‌دی چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای خطوط تولید خودکار مناسب می‌سازد. پروفیل فوق باریک آن با ارتفاع تنها 0.55 میلی‌متر، ویژگی حیاتی برای کاربردهایی مانند گوشی‌های موبایل، تبلت‌ها و لپ‌تاپ‌های فوق نازک است که فضای داخلی در آنها بسیار محدود است. قطعه در نوار استاندارد صنعتی 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود که کاملاً با تجهیزات خودکار Pick-and-Place سازگار است و فرآیند مونتاژ را ساده‌سازی و هزینه تولید را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، طراحی آن با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) سازگار است که استاندارد تولید انبوه قطعات الکترونیکی نصب سطحی می‌باشد. بازارهای هدف گسترده هستند و شامل تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های همراه و بی‌سیم)، دستگاه‌های اتوماسیون اداری، سیستم‌های شبکه، لوازم خانگی و کاربردهای تابلو یا نمایشگرهای داخلی می‌شوند.

1.2 ویژگی‌ها و کاربردها

این ال‌ای‌دی با استفاده از چیپ سفید فوق روشن InGaN (ایندیوم گالیوم نیترید) ساخته شده است. این ماده نیمه‌هادی به دلیل بازدهی بالا و توانایی تولید نور سفید روشن شناخته شده است. دستگاه مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است، به این معنی که عاری از مواد خطرناک خاصی مانند سرب، جیوه و کادمیوم می‌باشد. سازگاری I.C. (مدار مجتمع) آن نشان می‌دهد که می‌تواند مستقیماً توسط مدارهای منطقی با ولتاژ پایین راه‌اندازی شود. کاربردهای معمول فراتر از نشانگرهای وضعیت ساده بوده و شامل نورپردازی عملکردی مانند نور پس‌زمینه صفحه کلید یا کی‌پد، نمایشگرهای میکرو و تأمین روشنایی برای نمادها یا سیگنال‌ها روی پنل‌های کنترل می‌شود.

2. ابعاد بسته‌بندی و مشخصات مکانیکی

طرح فیزیکی LTW-C181LDS5-GE توسط یک فوت‌پرینت استاندارد بسته‌بندی EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) تعریف شده است. رنگ لنز زرد است، در حالی که منبع نور خود یک چیپ سفید InGaN می‌باشد. ترکیب لنز زرد با چیپ سفید به شکل‌دهی خروجی نور و احتمالاً تغییر ویژگی‌های رنگ کمک می‌کند. تمام ابعاد حیاتی بدنه قطعه بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر ارائه شده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این کنترل دقیق ابعادی، نتایج قرارگیری و لحیم‌کاری یکنواخت در حین مونتاژ PCB را تضمین می‌کند.

3. ریتینگ‌ها و مشخصه‌ها

این بخش محدودیت‌های عملیاتی و پارامترهای عملکرد ال‌ای‌دی را تحت شرایط آزمایش خاص تعریف می‌کند.

3.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها نشان‌دهنده محدودیت‌های تنش هستند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. آنها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. حداکثر اتلاف توان 76 میلی‌وات (mW) است. جریان مستقیم پیوسته نباید از 20 میلی‌آمپر تجاوز کند. برای کار پالسی، جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر تحت یک چرخه کاری دقیق 1/10 با عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمای محیط 20- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد کار کند و در دماهای 40- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود. یک ریتینگ حیاتی برای مونتاژ، شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز است که به صورت تحمل 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است که با پروفیل‌های رفلو معمولی بدون سرب (Pb-free) هماهنگ است.

3.2 پروفیل پیشنهادی رفلو IR برای فرآیند بدون سرب

یک اتصال لحیم موفق به یک پروفیل دمایی خاص نیاز دارد. برای لحیم‌کاری بدون سرب، یک مرحله پیش‌گرم تا 150-200 درجه سانتی‌گراد توصیه می‌شود. حداکثر دمای بدنه در حین رفلو نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان بالاتر از این دمای پیک باید به حداکثر 10 ثانیه محدود شود. توجه به این نکته بسیار مهم است که طراحی‌های مختلف PCB، خمیرهای لحیم و انواع فر نیازمند مشخصه‌سازی پروفیل هستند؛ مقادیر ارائه شده راهنماهایی بر اساس آزمایش‌های تأیید در سطح قطعه می‌باشند.

3.3 مشخصه‌های الکتریکی و نوری

اینها مقادیر عملکرد معمول اندازه‌گیری شده در Ta=25°C و جریان مستقیم (IF) 5 میلی‌آمپر هستند که یک شرایط آزمایش و کار رایج است. شدت نور (Iv)، که معیاری از روشنایی درک شده است، از حداقل 112.0 میلی‌کاندلا (mcd) تا حداکثر 224.0 mcd متغیر است. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه‌ای تعریف می‌شود که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود می‌رسد، 130 درجه است که نشان‌دهنده یک الگوی پرتو بسیار گسترده است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً در 5mA بین 2.70V و 3.15V قرار دارد. مختصات رنگی روی نمودار CIE 1931، x=0.284 و y=0.272 است که یک نقطه خاص در فضای رنگ سفید را تعریف می‌کند. جریان معکوس (IR) بسیار کم است، با حداکثر 2 میکروآمپر (μA) در ولتاژ معکوس (VR) 5V. توضیحات مهم روشن می‌سازند که تلرانس مختصات رنگی ±0.01 است و دستگاه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است؛ آزمایش VR تنها برای اهداف اطلاعاتی است.

4. سیستم رتبه‌بندی دسته (Bin)

به دلیل تغییرات طبیعی در تولید نیمه‌هادی‌ها، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس عملکرد به دسته‌هایی (Bin) طبقه‌بندی می‌شوند تا یکنواختی برای کاربر نهایی تضمین شود. LTW-C181LDS5-GE از یک سیستم دسته‌بندی سه‌بعدی استفاده می‌کند.

4.1 رتبه ولتاژ مستقیم (Vf)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 5mA گروه‌بندی می‌شوند. کد دسته A محدوده 2.70V تا 2.85V، دسته B محدوده 2.85V تا 3.00V و دسته C محدوده 3.00V تا 3.15V را پوشش می‌دهد. یک تلرانس ±0.1V به هر دسته اعمال می‌شود.

4.2 رتبه شدت نور (Iv)

این دسته‌بندی، ال‌ای‌دی‌ها را بر اساس روشنایی‌شان مرتب می‌کند. دسته R1 شامل ال‌ای‌دی‌های 112.0 تا 146.0 mcd، R2 از 146.0 تا 180.0 mcd و S1 از 180.0 تا 224.0 mcd است. یک تلرانس ±15% به حدود هر دسته شدت نور اعمال می‌شود.

4.3 رتبه فام رنگ (مختصات رنگی)

این پیچیده‌ترین دسته‌بندی است که مناطق روی نمودار رنگی CIE 1931 را برای گروه‌بندی ال‌ای‌دی‌ها بر اساس سایه دقیق سفیدشان تعریف می‌کند. چندین دسته تعریف شده است (مانند S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2) که هر کدام یک ناحیه چهارضلعی تعریف شده توسط چهار جفت مختصات (x, y) را مشخص می‌کنند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا ال‌ای‌دی‌هایی با تطابق رنگ بسیار دقیق برای کاربردهایی که ظاهر سفید یکنواخت حیاتی است، انتخاب کنند. یک تلرانس ±0.01 به مختصات (x, y) درون هر دسته فام رنگ اعمال می‌شود.

5. منحنی‌های عملکرد معمول

دیتاشیت شامل مجموعه‌ای از نمایش‌های گرافیکی است که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. این منحنی‌ها برای طراحی مدار و مدیریت حرارتی ضروری هستند. آنها معمولاً شامل رابطه بین ولتاژ مستقیم و جریان مستقیم (منحنی V-I) می‌شوند که مشخصه‌های غیرخطی دیود را نشان می‌دهد. رابطه بین شدت نور و جریان مستقیم نیز نشان داده شده است که نشان می‌دهد روشنایی چگونه با جریان راه‌اندازی مقیاس می‌یابد. یک منحنی حیاتی دیگر، شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط را به تصویر می‌کشد و نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این اطلاعات کاهش حرارتی برای اطمینان از روشنایی یکنواخت در کاربرد نهایی حیاتی است. تحلیل این منحنی‌ها به طراحان اجازه می‌دهد تا جریان راه‌اندازی را برای تعادل بین روشنایی، بازدهی و طول عمر بهینه‌سازی کنند و محدودیت‌های حرارتی طراحی خود را درک نمایند.

6. راهنمای کاربر و اطلاعات مونتاژ

6.1 تمیزکاری

اگر پس از لحیم‌کاری یا به دلیل آلودگی نیاز به تمیزکاری باشد، باید فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده شود تا از آسیب به بدنه پلاستیکی جلوگیری گردد. روش توصیه شده، غوطه‌ور کردن ال‌ای‌دی در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل در دمای اتاق معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه است. باید از مواد شیمیایی خشن یا نامشخص اجتناب کرد.

6.2 طرح پیشنهادی پد اتصال PCB

یک نمودار ارائه شده است که الگوی بهینه پد مسی روی PCB برای لحیم‌کاری ال‌ای‌دی را نشان می‌دهد. این طرح، تشکیل صحیح فیله لحیم، استحکام مکانیکی خوب و اتلاف حرارت صحیح را تضمین می‌کند. پیروی از این توصیه کلید دستیابی به اتصالات لحیم قابل اعتماد و جلوگیری از پدیده "قبرستانی" (بلند شدن یک سر قطعه از روی پد در حین رفلو) است.

6.3 مشخصات بسته‌بندی نوار و قرقره

قطعه در یک سیستم نوار حامل برای جابجایی خودکار عرضه می‌شود. عرض نوار 8 میلی‌متر است. نوار روی یک قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده می‌شود. ابعاد دقیق جیب‌های نوار، نوار پوششی و مرکز قرقره برای اطمینان از سازگاری با تجهیزات فیدر ارائه شده است. نکات کلیدی مشخص می‌کنند که جیب‌های خالی مهر و موم شده‌اند، هر قرقره حاوی 5000 قطعه است و بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481 می‌باشد.

7. احتیاط‌ها و اطلاعات قابلیت اطمینان

7.1 کاربرد مورد نظر و قابلیت اطمینان

این ال‌ای‌دی برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی طراحی شده است. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی هستند یا در صورت خرابی می‌توانند زندگی یا سلامتی را به خطر بیندازند (مانند هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ایمنی حمل و نقل)، مشاوره و تأیید صلاحیت ویژه مورد نیاز است، زیرا این موارد فراتر از استفاده استاندارد مورد نظر می‌باشند.

7.2 شرایط نگهداری و حساسیت به رطوبت

نگهداری صحیح برای جلوگیری از جذب رطوبت که می‌تواند باعث ترک خوردن بسته‌بندی در حین فرآیند رفلو دمای بالا (معروف به \"پاپ کورن شدن\") شود، حیاتی است. در بسته رطوبت‌گیر اصلی مهر و موم شده با ماده جاذب رطوبت، ال‌ای‌دی باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری و ظرف یک سال استفاده شود. پس از باز کردن بسته، محیط نگهداری باید ≤30°C و ≤60% RH باشد. قطعاتی که در معرض هوای محیط (خارج از بسته مهر و موم شده) قرار می‌گیرند، باید ظرف 672 ساعت (28 روز) لحیم‌کاری رفلو شوند که مطابق با سطح حساسیت رطوبتی (MSL) 2a است. اگر این بازه زمانی سپری شود، قبل از مونتاژ نیاز به پخت در دمای تقریبی 60°C به مدت حداقل 20 ساعت برای حذف رطوبت جذب شده وجود دارد.

7.3 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری

پارامترهای دقیق لحیم‌کاری تکرار شده است. برای لحیم‌کاری رفلو: پیش‌گرم تا 150-200°C، حداکثر دما ≤260°C، زمان در حداکثر دما ≤10 ثانیه و حداکثر دو سیکل رفلو مجاز است. برای لحیم‌کاری دستی با هویه: دما ≤300°C، زمان لحیم‌کاری ≤3 ثانیه و فقط یک سیکل لحیم‌کاری مجاز است. تجاوز از این محدودیت‌ها می‌تواند عملکرد ال‌ای‌دی را کاهش دهد یا باعث آسیب دائمی شود.

7.4 احتیاط‌های تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

ال‌ای‌دی به تخلیه الکترواستاتیک و موج‌های الکتریکی حساس است. اقدامات کنترلی مناسب ESD باید در حین جابجایی و مونتاژ اجرا شود. این شامل استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، زیراندازهای ضد استاتیک و اطمینان از زمین‌شدن صحیح تمام تجهیزات است. عدم رعایت احتیاط‌های ESD می‌تواند منجر به خرابی‌های نهفته یا فاجعه‌بار دستگاه شود.

8. ملاحظات طراحی و نکات کاربردی

هنگام ادغام این ال‌ای‌دی در یک طراحی، چندین عامل باید در نظر گرفته شود. زاویه دید گسترده 130 درجه، آن را برای کاربردهایی که نیازمند روشنایی ناحیه وسیع یا قابلیت مشاهده از زوایای گسترده هستند، مانند نشانگرهای وضعیت روی دستگاه‌ها، مناسب می‌سازد. ارتفاع فوق باریک 0.55 میلی‌متر برای لایه‌های نور پس‌زمینه در مونتاژهای چندلایه مانند نمایشگرهای گوشی موبایل ایده‌آل است. محدوده ولتاژ مستقیم (2.7-3.15V) به این معنی است که اغلب می‌تواند مستقیماً از منبع منطقی تنظیم‌شده 3.3V با یک مقاومت محدودکننده جریان ساده راه‌اندازی شود، اگرچه برای پایداری و طول عمر بهینه، یک درایور جریان ثابت توصیه می‌شود. ریتینگ حرارتی اتلاف توان 76mW باید رعایت شود؛ طرح PCB باید مساحت مسی کافی برای هیت سینک فراهم کند، به ویژه اگر نزدیک به جریان حداکثر کار کند. سیستم جامع دسته‌بندی امکان انتخاب دقیق برای کاربردهای حساس به رنگ را فراهم می‌کند، اما طراحان باید هنگام سفارش، دسته‌های مورد نیاز خود را مشخص کنند. برای نور پس‌زمینه صفحه کلید، از چندین ال‌ای‌دی از یک دسته شدت نور و فام رنگ یکسان استفاده می‌شود تا روشنایی و رنگ یکنواخت در تمام کلیدها تضمین گردد.