دیتاشیت فنی LTST-S326TGKRKT - LED دو رنگ SMD با دید جانبی - سبز/قرمز - 20mA/30mA

1. مرور محصول

این سند مشخصات فنی کامل یک LED نصب سطحی (SMD) دو رنگ با دید جانبی را ارائه می‌دهد. این قطعه دو چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج واحد ادغام می‌کند: یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای انتشار نور سبز و یک چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید) برای انتشار نور قرمز. این طراحی امکان تولید دو رنگ از یک دستگاه فشرده واحد را فراهم می‌کند و آن را برای کاربردهایی که نیازمند نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه یا نورپردازی تزئینی در محیط‌های با محدودیت فضا هستند، مناسب می‌سازد. پیکربندی لنز با انتشار جانبی، نور را موازی با صفحه نصب هدایت می‌کند که برای پنل‌های روشنایی لبه یا نشانگرهایی که از کنار دیده می‌شوند، ایده‌آل است.

این LED برای فرآیندهای مونتاژ خودکار با حجم بالا طراحی شده است. این قطعه بر روی نوار استاندارد 8 میلی‌متری نصب شده بر روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که با تجهیزات Pick-and-Place سازگار است. دستگاه همچنین با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) مطابقت دارد و از پروفایل‌های استاندارد صنعتی برای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) پیروی می‌کند. پکیج دارای یک لنز شفاف آبی است که نور را پخش نمی‌کند و در نتیجه خروجی متمرکز و با شدت بالا از کنار قطعه حاصل می‌شود.

2. حداکثر مقادیر مطلق مجاز

حداکثر مقادیر مطلق مجاز، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند و تحت هیچ شرایط کاری نباید از آن‌ها تجاوز کرد.

• اتلاف توان (Pd):76 میلی‌وات برای چیپ سبز، 75 میلی‌وات برای چیپ قرمز. این حداکثر مقدار توانی است که LED می‌تواند به صورت گرما دفع کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):100 میلی‌آمپر برای سبز، 80 میلی‌آمپر برای قرمز. این حداکثر جریان مجاز تحت شرایط پالس است که در چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مشخص شده است. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث تخریب فوری چیپ شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):20 میلی‌آمپر برای سبز، 30 میلی‌آمپر برای قرمز. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای عملکرد قابل اعتماد در بلندمدت است.
• محدوده دمای کاری:20- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد. عملکرد دستگاه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• محدوده دمای نگهداری:30- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه می‌تواند بدون اعمال توان در این محدوده‌ها نگهداری شود.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:پکیج می‌تواند دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را حداکثر به مدت 10 ثانیه در طول لحیم‌کاری ریفلو تحمل کند.

3. مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای زیر در Ta=25 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط آزمایش مشخص شده اندازه‌گیری شده‌اند و نمایانگر عملکرد معمول دستگاه هستند.

3.1 شدت نور و زاویه دید

• شدت نور (I_V):اندازه‌گیری شده در I_F= 20 میلی‌آمپر.
  • سبز (InGaN):حداقل 45.0 میلی‌کاندلا، معمول 150.0 میلی‌کاندلا.
  • قرمز (AlInGaP):حداقل 18.0 میلی‌کاندلا، معمول 100.0 میلی‌کاندلا.
  شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ فوتوپیک (چشم انسان) (CIE) را تقریب می‌زند.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً 130 درجه برای هر دو رنگ. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار اندازه‌گیری شده مستقیماً روی محور (0 درجه) کاهش می‌یابد. زاویه دید گسترده 130 درجه نشان‌دهنده الگوی انتشار پخش و وسیع مناسب برای روشنایی جانبی است.

3.2 مشخصات طیفی

• طول موج انتشار پیک (λ_P):طول موجی که در آن توان خروجی نوری بیشترین است.
  • سبز:معمولاً 520 نانومتر.
  • قرمز:معمولاً 639 نانومتر.
• طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند. این از مختصات رنگی CIE استخراج می‌شود.
  • سبز:معمولاً 525 نانومتر.
  • قرمز:معمولاً 631 نانومتر.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):پهنای باند نور منتشر شده که در نصف حداکثر شدت اندازه‌گیری می‌شود (عرض کامل در نصف بیشینه - FWHM).
  • سبز:معمولاً 15 نانومتر.
  • قرمز:معمولاً 20 نانومتر.
  نیم‌عرض باریک‌تر نشان‌دهنده رنگ طیفی خالص‌تر است.

3.3 پارامترهای الکتریکی

• ولتاژ مستقیم (V_F):اندازه‌گیری شده در I_F= 20 میلی‌آمپر.
  • سبز:معمولاً 3.5 ولت، حداکثر 3.8 ولت.
  • قرمز:معمولاً 2.0 ولت، حداکثر 2.4 ولت.
  تفاوت قابل توجه در V_Fبین دو چیپ به دلیل گاف انرژی متفاوت مواد نیمه‌هادی آن‌ها است (InGaN گاف انرژی وسیع‌تری نسبت به AlInGaP دارد). این موضوع باید در طراحی مدار، به ویژه هنگام راه‌اندازی هر دو رنگ از یک منبع ولتاژ مشترک، در نظر گرفته شود.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر برای هر دو رنگ در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.نکته مهم:این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است. LED برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است. اعمال ولتاژ معکوس در مدار می‌تواند به دستگاه آسیب برساند.

4. توضیح سیستم باینینگ

شدت نور LEDها می‌تواند از دسته‌ای به دسته دیگر متفاوت باشد. از یک سیستم باینینگ برای دسته‌بندی دستگاه‌ها بر اساس عملکرد اندازه‌گیری شده آن‌ها استفاده می‌شود تا ثبات را برای کاربر نهایی تضمین کند. تلرانس برای هر باین شدت +/-15% است.

4.1 باین‌های شدت نور چیپ سبز

شدت نور اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر، واحد: میلی‌کاندلا (mcd).

• باین P:45.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 71.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• باین Q:71.0 میلی‌کاندلا تا 112.0 میلی‌کاندلا
• باین R:112.0 میلی‌کاندلا تا 180.0 میلی‌کاندلا
• باین S:180.0 میلی‌کاندلا تا 280.0 میلی‌کاندلا
• باین T:280.0 میلی‌کاندلا تا 450.0 میلی‌کاندلا

4.2 باین‌های شدت نور چیپ قرمز

شدت نور اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر، واحد: میلی‌کاندلا (mcd).

• باین M:18.0 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 28.0 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• باین N:28.0 میلی‌کاندلا تا 45.0 میلی‌کاندلا
• باین P:45.0 میلی‌کاندلا تا 71.0 میلی‌کاندلا
• باین Q:71.0 میلی‌کاندلا تا 112.0 میلی‌کاندلا
• باین R:112.0 میلی‌کاندلا تا 180.0 میلی‌کاندلا

هنگام مشخص کردن یا سفارش این قطعه، کدهای باین خاص برای شدت (و به طور بالقوه طول موج/رنگ) ممکن است بخشی از شماره قطعه کامل برای تضمین سطح عملکرد خاصی باشد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

دستگاه با ابعاد پکیج استاندارد EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) برای قطعات SMD مطابقت دارد. نقشه‌های مکانیکی دقیق در دیتاشیت ارائه شده است، شامل:

• نقشه کلی پکیج:نمای بالا، کنار و پایین را با تمام ابعاد حیاتی بر حسب میلی‌متر نشان می‌دهد. تلرانس‌ها معمولاً ±0.10 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
• تخصیص پایه:
  • کاتد 1 (C1):متصل به چیپ قرمز AlInGaP.
  • کاتد 2 (C2):متصل به چیپ سبز InGaN.
  • احتمالاً دستگاه دارای پیکربندی آند مشترک است، اگرچه پین‌اوت دقیق باید از نمودار پکیج تأیید شود.
• طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری:یک فوت‌پرینت توصیه شده برای برد مدار چاپی (PCB) ارائه شده است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی را تضمین کند.
• شناسایی قطبیت:نشانه‌های روی بدنه پکیج (مانند یک شکاف، نقطه یا لبه اریب) جهت پایه 1 یا جهت کاتد را نشان می‌دهد. قرارگیری صحیح برای عملکرد مناسب بسیار مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفایل ریفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی برای فرآیندهای لحیم بدون سرب (Pb-free) ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:

• ناحیه پیش‌گرم:محدوده دمایی 150 تا 200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه برای گرم کردن تدریجی برد و قطعات، فعال کردن فلاکس و به حداقل رساندن شوک حرارتی.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد. دمای بدنه قطعه نباید از این دما تجاوز کند.
• زمان بالاتر از نقطه ذوب:زمانی که لحیم مذاب است باید کنترل شود؛ یک هدف معمول حداکثر 10 ثانیه در دمای پیک است.
• حداکثر چرخه‌های ریفلو:دستگاه می‌تواند حداکثر دو چرخه ریفلو را تحت این شرایط تحمل کند.

پروفایل بر اساس استانداردهای JEDEC برای اطمینان از قابلیت اطمینان است. با این حال، پروفایل بهینه به طراحی خاص PCB، خمیر لحیم و فر بستگی دارد، بنابراین توصیه می‌شود مشخصه‌یابی انجام شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.
• محدودیت:لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود تا از آسیب حرارتی به پکیج پلاستیکی و اتصالات سیمی داخل آن جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری:

• حلال‌های توصیه شده:فقط از تمیزکننده‌های مبتنی بر الکل مانند اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده کنید.
• فرآیند:LED را در دمای اتاق معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه غوطه‌ور کنید. تکان دادن باید ملایم باشد.
• هشدار:از مایعات شیمیایی نامشخص استفاده نکنید، زیرا ممکن است به لنز پلاستیکی یا مواد پکیج آسیب برسانند و باعث ترک خوردگی یا کدر شدن شوند.

7. نگهداری و جابجایی

7.1 شرایط نگهداری

• کیف مهر و موم شده ضد رطوبت (بسته‌بندی اصلی):در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شود. عمر مفید در بسته اصلی با ماده خشک‌کن یک سال است.
• پس از باز کردن کیف:قطعات به رطوبت حساس هستند (MSL). در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤60% نگهداری شوند. توصیه می‌شود لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز ظرف یک هفته پس از باز کردن کیف تکمیل شود.
• نگهداری طولانی‌مدت (خارج از کیف):برای نگهداری بیش از یک هفته خارج از بسته‌بندی اصلی، در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک دسیکاتور نیتروژن نگهداری شود.
• پخت:اگر قطعات بیش از یک هفته در معرض رطوبت محیط قرار گرفته‌اند، باید قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60 درجه سانتی‌گراد حداقل به مدت 20 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف شود و از "پاپ کورن شدن" (ترک خوردن پکیج) در طول ریفلو جلوگیری شود.

7.2 اقدامات احتیاطی تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک و موج‌های ولتاژ حساس هستند که می‌توانند پیوند نیمه‌هادی را تخریب یا نابود کنند.

• همیشه قطعات را در یک منطقه محافظت شده از ESD جابجا کنید.
• از مچ‌بند زمین‌شده یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات، ابزارها و سطوح کار به درستی زمین شده‌اند.

8. مشخصات بسته‌بندی و قرقره

قطعه در قالب نوار و قرقره مناسب برای ماشین‌های مونتاژ خودکار عرضه می‌شود.

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ (178 میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:3000 قطعه.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای مقادیر باقی‌مانده.
• نوار پوششی:حفره‌های خالی قطعات با یک نوار پوششی رویی مهر و موم می‌شوند.
• لامپ‌های مفقود:حداکثر تعداد قطعات مفقود متوالی در نوار دو عدد است، مطابق با مشخصات کیفیت استاندارد.
• بسته‌بندی با مشخصات ANSI/EIA-481 مطابقت دارد.

9. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

9.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای وضعیت:قابلیت دو رنگ امکان چندین وضعیت (مثلاً سبز=OK/روشن، قرمز=خطا/هشدار) را از یک فوت‌پرینت قطعه واحد فراهم می‌کند.
• روشنایی جانبی/لبه‌ای:انتشار دید جانبی برای روشن کردن لبه پنل‌ها، راهنماهای نور یا نمایشگرهایی که LEDهای رو به جلو مناسب نیستند، عالی است.
• الکترونیک مصرفی:در لوازم خانگی، تجهیزات صوتی و گجت‌ها برای نشانگرهای برق، حالت یا اتصال استفاده می‌شود.
• نورپردازی داخلی خودرو:برای نور پس‌زمینه داشبورد یا کنسول (مشروط به تأیید صلاحیت برای گریدهای خاص خودرو).
• نورپردازی تزئینی:در تجهیزات فشرده‌ای که خروجی رنگ مخلوط یا قابل انتخاب مورد نظر است.

9.2 ملاحظات طراحی مدار

• محدود کردن جریان:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان سری یا یک درایور جریان ثابت برای هر کانال رنگ استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از قانون اهم محاسبه کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. به یاد داشته باشید که V_Fبرای سبز (~3.5V) و قرمز (~2.0V) متفاوت است.
• کنترل مستقل:برای کنترل مستقل دو رنگ، آن‌ها باید توسط مدارهای جداگانه راه‌اندازی شوند (مثلاً دو پین GPIO میکروکنترلر با مقاومت‌های محدودکننده جریان خود).
• اتلاف توان:اطمینان حاصل کنید که توان محاسبه شده (P = V_F* I_F) برای هر چیپ از حداکثر مقدار مطلق مجاز تجاوز نکند، با در نظر گرفتن دمای محیط. در صورت کار نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز، ممکن است مساحت کافی مس PCB برای دفع حرارت مورد نیاز باشد.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:از آنجایی که دستگاه برای بایاس معکوس طراحی نشده است، اطمینان حاصل کنید که مدار از اعمال هر گونه ولتاژ معکوس در سراسر LED جلوگیری می‌کند، به ویژه در محیط‌های AC یا DC با تنظیم ضعیف. یک دیود موازی (با قطبیت معکوس) می‌تواند محافظت را فراهم کند.

10. قابلیت اطمینان و احتیاط‌ها

• حوزه کاربرد:این LED برای تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد در نظر گرفته شده است. بدون مشاوره قبلی و تأیید صلاحیت اضافی، به طور خاص برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند مستقیماً جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند کنترل هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی، سیستم‌های ایمنی حیاتی) تأیید صلاحیت نشده است.
• مدیریت حرارتی:کار در دمای محیط بالا یا در جریان مستقیم بالا، خروجی نوری را کاهش می‌دهد و عمر دستگاه را کوتاه می‌کند. برای کار در دمای بالا باید به منحنی‌های کاهش رتبه (که در این گزیده ارائه نشده‌اند) مراجعه کرد.
• نگهداری لومن در بلندمدت:مانند همه LEDها، خروجی نوری در طول هزاران ساعت کار به تدریج کاهش می‌یابد. نرخ تخریب به جریان کاری و دمای پیوند بستگی دارد.

11. مقایسه فنی و روندها

11.1 فناوری مواد

استفاده از InGaN برای سبز و AlInGaP برای قرمز نشان‌دهنده فناوری‌های نیمه‌هادی استاندارد و بالغ برای این رنگ‌ها است. LEDهای مبتنی بر InGaN به طور کلی بازده بالاتر و عملکرد بهتری در جریان‌ها و دمای بالاتر نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر ارائه می‌دهند. سبک پکیج دید جانبی یک فاکتور فرم کاملاً جاافتاده برای وظایف نورپردازی خاصی است که فضای PCB در سطح بالا محدود است.

11.2 روندهای صنعت

تلاش برای کوچک‌سازی همچنان تقاضا برای پکیج‌های SMD چند چیپی مانند این را هدایت می‌کند. علاوه بر این، روند ثابتی به سمت کارایی نوری بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی) در تمام رنگ‌های LED وجود دارد. در حالی که این دیتاشیت یک محصول خاص را نشان می‌دهد، نسل‌های جدید ممکن است شدت معمول بالاتر یا بهبود ثبات رنگ درون باین‌ها را ارائه دهند. سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار و بدون سرب همچنان یک نیاز حیاتی برای تولید جهانی الکترونیک است.