دیتاشیت کامل LED دو رنگ SMD مدل LTST-C195KGKFKT - ابعاد بسته‌بندی - سبز 2.0V نارنجی 2.0V - 75mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند، مشخصات فنی کامل یک قطعه LED دو رنگ نصب سطحی (SMD) را ارائه می‌دهد. این قطعه دو چیپ نورانی مجزا را در یک پکیج استاندارد صنعتی واحد ادغام کرده است. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به نشانگر دو رنگ مختلف در یک فضای فشرده دارند. مزایای اصلی این قطعه شامل سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار، خروجی روشنایی بالا از مواد نیمه‌هادی پیشرفته و مطابقت با مقررات زیست‌محیطی است. این قطعه برای طیف وسیعی از لوازم الکترونیکی مصرفی، پنل‌های ابزار دقیق و کاربردهای نشانگر وضعیت که در آن‌ها صرفه‌جویی در فضا و عملکرد قابل اعتماد حیاتی است، مناسب می‌باشد.

2. تحلیل عمدی پارامترهای فنی

2.1 محدودیت‌های مطلق عملکرد

این قطعه محدودیت‌های مشخصی برای عملکرد ایمن دارد. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود. حداکثر اتلاف توان برای هر چیپ رنگی (سبز و نارنجی) در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد، 75 میلی‌وات است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (DC) برای هر چیپ 30 میلی‌آمپر است. برای عملکرد پالسی، جریان مستقیم پیک 80 میلی‌آمپر تحت چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. حداکثر ولتاژ معکوس قابل اعمال 5 ولت است. محدوده دمای کاری از 30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که محدوده دمای نگهداری وسیع‌تر و از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. ضریب کاهش (دریتینگ) جریان مستقیم بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد، 0.4 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد اعمال می‌شود، به این معنی که جریان پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط برای مدیریت بار حرارتی کاهش می‌یابد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد در دمای Ta=25°C و جریان تست (IF) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند. ولتاژ مستقیم معمول (VF) برای هر دو چیپ سبز و نارنجی 2.0 ولت است، با حداکثر 2.4 ولت. این ولتاژ مستقیم پایین، مشخصه فناوری AlInGaP بوده و به بهره‌وری انرژی کمک می‌کند.

عملکرد نوری:

• چیپ سبز:شدت نورانی معمول 35.0 میلی‌کاندلا (mcd) است، با حداقل 18.0 mcd و حداکثر تعریف شده توسط سیستم باینینگ. طول موج تابش پیک معمول آن (λP) 574 نانومتر و طول موج غالب معمول (λd) آن 571 نانومتر است.
• چیپ نارنجی:شدت نورانی معمول بالاتری در 90.0 mcd (حداقل 45.0 mcd) ارائه می‌دهد. این چیپ در طول موج بلندتری تابش می‌کند، با λP معمول 611 نانومتر و λd معمول 605 نانومتر.

هر دو چیپ دارای زاویه دید بسیار وسیع (2θ1/2) 130 درجه هستند که الگوی نور پخش شده و گسترده‌ای را برای مشاهده با زاویه وسیع فراهم می‌کند. پهنای نیم‌ارتفاع طیف (Δλ) برای رنگ سبز حدود 15 نانومتر و برای نارنجی حدود 17 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص رنگ نسبتاً بالایی است. سایر پارامترهای الکتریکی شامل حداکثر جریان معکوس (IR) 10 میکروآمپر در VR=5V و ظرفیت خازنی اتصال معمول (C) 40 پیکوفاراد می‌باشد.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در روشنایی، LEDها بر اساس شدت نورانی اندازه‌گیری شده در جریان 20 میلی‌آمپر در دسته‌های (بین) مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. هر بین دارای یک محدوده حداقل و حداکثر شدت تعریف شده است، با تلرانس +/-15% در داخل هر بین.

بین‌های شدت نورانی سبز:

• بین M: 18.0 - 28.0 mcd
• بین N: 28.0 - 45.0 mcd
• بین P: 45.0 - 71.0 mcd

بین‌های شدت نورانی نارنجی:

• بین P: 45.0 - 71.0 mcd
• بین Q: 71.0 - 112.0 mcd
• بین R: 112.0 - 180.0 mcd
• بین S: 180.0 - 280.0 mcd

این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی با سطوح روشنایی قابل پیش‌بینی برای کاربرد خود انتخاب کنند، که برای دستیابی به ظاهری یکنواخت در آرایه‌های چند LEDی حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند که برای طراحی دقیق ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، آن‌ها معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نورانی نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در محدوده کاری رابطه‌ای تقریباً خطی دارد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:مشخصه جریان-ولتاژ (IV) اتصال دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نورانی نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش حرارتی (دریتینگ) خروجی نور را نشان می‌دهد که عموماً با افزایش دما کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی:نمودارهایی که توان تابشی نسبی را در مقابل طول موج برای هر رنگ نشان می‌دهند و طول موج‌های پیک و غالب را برجسته می‌کنند.

این منحنی‌ها برای طراحی مدارهای درایو، مدیریت عملکرد حرارتی و درک پایداری رنگ تحت شرایط کاری مختلف حیاتی هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

این قطعه مطابق با طرح کلی بسته‌بندی استاندارد EIA است. نکات ابعادی کلیدی مشخص می‌کنند که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند، با تلرانس عمومی ±0.10 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این قطعه دارای لنز شفاف (واتر کلیر) است که اجازه می‌دهد رنگ ذاتی چیپ (سبز یا نارنجی) مستقیماً دیده شود. انتساب پایه‌ها برای عملکرد دو رنگ به وضوح تعریف شده است: پایه‌های 1 و 3 برای چیپ سبز، و پایه‌های 2 و 4 برای چیپ نارنجی هستند. این پیکربندی 4 پایه‌ای امکان کنترل مستقل دو رنگ را فراهم می‌کند. قطعه در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ بسته‌بندی و عرضه می‌شود که با تجهیزات استاندارد اتوماتیک Pick-and-Place سازگار است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل‌های لحیم‌کاری ریفلو

دو پروفایل ریفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی ارائه شده است: یکی برای فرآیند لحیم معمولی (قلع-سرب) و دیگری برای فرآیند لحیم بدون سرب (SnAgCu). پروفایل بدون سرب هنگام استفاده از خمیر لحیم بدون سرب اجباری است. پارامتر کلیدی برای لحیم‌کاری مادون قرمز، دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد است که حداکثر به مدت 5 ثانیه حفظ می‌شود. نرخ‌های دقیق پیش‌گرمایش و افزایش/کاهش دما معمولاً در نمودارهای پروفایل نشان داده می‌شوند.

6.2 نگهداری و جابجایی

LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 70% نگهداری شوند. قطعاتی که از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خود خارج شده‌اند، باید ظرف یک هفته تحت لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز قرار گیرند. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از بسته اصلی، باید در یک ظرف دربسته همراه با ماده رطوبت‌گیر (دسیکانت) یا در اتمسفر نیتروژن نگهداری شوند. اگر قطعات بیش از یک هفته بدون بسته‌بندی نگهداری شده‌اند، قبل از مونتاژ نیاز به پخت (بیک‌اوت) در دمای حدود 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 24 ساعت است تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده "پاپ کورن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج پلاستیکی آسیب برسانند. روش‌های قابل قبول شامل غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد، قرقره 7 اینچی حاوی 4000 قطعه است. حداقل مقدار سفارش برای مقادیر باقیمانده 500 قطعه موجود است. سیستم نوار و قرقره مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481-1-A-1994 است. جیب‌های خالی در نوار حامل با یک نوار پوشش رویی مهر و موم شده‌اند. مشخصات کیفی اجازه حداکثر دو قطعه مفقود متوالی روی یک قرقره را می‌دهد. شماره قطعه LTST-C195KGKFKT از سیستم کدگذاری داخلی سازنده پیروی می‌کند و نوع خاص دو رنگ را شناسایی می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها قطعاتی با عملکرد مبتنی بر جریان هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، اکیداً توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر LED جداگانه استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی مستقیماً از یک منبع جریان واحد (مدل مدار B) توصیه نمی‌شود، زیرا تغییرات جزئی در مشخصات ولتاژ مستقیم (Vf) بین LEDهای منفرد باعث تفاوت‌های قابل توجه در تقسیم جریان و در نتیجه روشنایی خواهد شد.

8.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. آسیب ESD می‌تواند به صورت جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم پایین یا عدم روشنایی در جریان‌های کم ظاهر شود. اقدامات پیشگیرانه باید در حین جابجایی و مونتاژ اجرا شوند:

• از دستبندهای رسانا یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری به درستی زمین شده‌اند.
• از یونایزر برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است به دلیل اصطکاک جابجایی روی لنز LED جمع شود، استفاده کنید.

8.3 دامنه کاربرد و احتیاط‌ها

این قطعه برای تجهیزات الکترونیکی عمومی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که در آن خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ایمنی)، مشاوره با سازنده قطعه قبل از طراحی الزامی است. طراحان باید به شدت به محدودیت‌های مطلق عملکرد و شرایط کاری توصیه شده که در این دیتاشیت مشخص شده است، پایبند باشند.

9. مقایسه و تمایز فنی

ویژگی‌های متمایزکننده کلیدی این قطعه، قابلیت دو رنگ بودن آن در یک پکیج SMD واحد و استفاده از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP است. AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) به دلیل ارائه بازده نوری بالا و خلوص رنگ عالی، به ویژه در طیف کهربایی تا قرمز، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر شناخته شده است. ادغام دو چیپ، فضای برد را ذخیره کرده و مونتاژ را در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه ساده می‌کند. زاویه دید وسیع 130 درجه، مزیت دیگری برای کاربردهایی است که نیاز به دید گسترده دارند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال: آیا می‌توانم هر دو چیپ سبز و نارنجی را همزمان در حداکثر جریان DC خود یعنی 30mA راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: بله، اما باید اتلاف توان کل در نظر گرفته شود. عملکرد همزمان در 30mA برای هر کدام منجر به اتلاف توان ترکیبی می‌شود که به محدودیت‌های فردی نزدیک می‌شود. در چنین مورد استفاده‌ای، مدیریت حرارتی دقیق PCB توصیه می‌شود.

سوال: تفاوت بین طول موج پیک (λP) و طول موج غالب (λd) چیست؟

پاسخ: طول موج پیک، طول موجی است که در آن طیف تابش بیشترین شدت را دارد. طول موج غالب از نمودار رنگی CIE استخراج می‌شود و نشان‌دهنده طول موج واحد یک نور تک‌فام خالص است که توسط چشم انسان به عنوان رنگی مشابه خروجی LED درک می‌شود. λd اغلب برای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

سوال: چگونه بین (بن) صحیح را برای کاربرد خود انتخاب کنم؟

پاسخ: یک بین را بر اساس حداقل روشنایی مورد نیاز برای طراحی شما تحت بدترین شرایط (مثلاً حداکثر دمای کاری، پایان عمر) انتخاب کنید. استفاده از بینی با حداقل شدت بالاتر، حاشیه ایمنی روشنایی فراهم می‌کند. برای ظاهر یکنواخت در چندین واحد، یک کد بین واحد را مشخص کنید.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: نشانگر وضعیت دو حالته:یک قطعه LTST-C195KGKFKT می‌تواند جایگزین دو LED جداگانه شود تا دو وضعیت مختلف سیستم را نشان دهد (مثلاً سبز برای "آماده/عادی" و نارنجی برای "آماده به کار/هشدار"). این کار مساحت PCB را ذخیره کرده و تعداد قطعات را کاهش می‌دهد. مدار درایو شامل دو شبکه مقاومت محدودکننده جریان مستقل متصل به پایه‌های مناسب (1/3 برای سبز، 2/4 برای نارنجی) خواهد بود که توسط پایه‌های GPIO میکروکنترلر کنترل می‌شوند.

مثال 2: نشانگر سطح باتری در یک دستگاه فشرده:در یک دستگاه دستی، می‌توان از چندین LED دو رنگ به سبک نمودار میله‌ای استفاده کرد. رنگ‌های مختلف می‌توانند آستانه‌های مختلف سطح باتری را نشان دهند (مثلاً سبز برای >50%، نارنجی برای 20-50%، و خاموش بودن هر دو برای<20%). زاویه دید وسیع اطمینان می‌دهد که نشانگر از زوایای مختلف قابل مشاهده است.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که هنگام عبور جریان الکتریکی از آن‌ها نور ساطع می‌کنند. این پدیده، که الکترولومینسانس نامیده می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌ها با حفره‌های الکترونی در داخل دستگاه بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ماده خاص چیپ نیمه‌هادی، رنگ (طول موج) نور ساطع شده را تعیین می‌کند. سیستم ماده AlInGaP مورد استفاده در این قطعه، به ویژه در تبدیل انرژی الکتریکی به نور مرئی در بخش سبز تا قرمز طیف کارآمد است. پکیج دو رنگ شامل دو چیپ نیمه‌هادی ایزوله شده الکتریکی است که هر کدام از ماده‌ای ساخته شده‌اند که برای ساطع کردن یک رنگ خاص تنظیم شده‌اند و تحت یک لنز اپوکسی شفاف مشترک قرار گرفته‌اند.

13. روندها و تحولات فناوری

روند کلی در فناوری LEDهای SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود بازآفرینی رنگ و افزایش چگالی توان در بسته‌بندی‌های کوچک‌تر ادامه دارد. همچنین تلاش قوی‌ای برای پذیرش گسترده‌تر مواد و فرآیندهای بدون سرب و مطابق با RoHS در سراسر صنعت الکترونیک وجود دارد که این قطعه از آن پشتیبانی می‌کند. ادغام چندین عملکرد (مانند دو رنگ یا RGB) در بسته‌های واحد، تقاضا برای مینیاتوری‌سازی و سادگی طراحی در الکترونیک مدرن را پاسخ می‌دهد. پیشرفت‌ها در فناوری فسفر و طراحی چیپ، همچنان مرزهای روشنایی و پایداری رنگ در برابر دما و طول عمر را جابجا می‌کنند.