دیتاشیت فنی LED دو رنگ SMD مدل LTST-S326TBKSKT - دید جانبی - آبی و زرد - 20mA/30mA

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات فنی یک دیود نورافشان (LED) نصب سطحی (SMD) دو رنگ با دید جانبی را تشریح می‌کند. این قطعه دو تراشه نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج واحد ادغام کرده است: یکی در طیف آبی و دیگری در طیف زرد نور ساطع می‌کند. این پیکربندی برای کاربردهایی طراحی شده است که به چراغ‌های وضعیت چند نشانه‌ای فشرده، نور پس‌زمینه یا نورپردازی تزئینی نیاز دارند و در آن‌ها فضا محدود است و مشاهده از کنار قطعه انجام می‌شود.

مزایای اصلی این محصول شامل مطابقت آن با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است که آن را برای تولید الکترونیک مدرن مناسب می‌سازد. این قطعه دارای فریم سربی قلع‌اندود شده برای بهبود قابلیت لحیم‌کاری و مقاومت در برابر خوردگی است. قطعه بر روی قرقره‌های نوار استاندارد صنعتی ۸ میلی‌متری بسته‌بندی شده است که سازگاری با تجهیزات مونتاژ خودکار برداشت و جایگذاری با سرعت بالا را تسهیل می‌کند. علاوه بر این، طراحی آن به گونه‌ای است که می‌تواند فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) را که در خطوط تولید فناوری نصب سطحی (SMT) رایج است، تحمل کند.

2. تفسیر عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نشده و برای عملکرد مطمئن باید از آن اجتناب کرد.

• توان اتلافی (Pd):حداکثر توان مجازی که LED می‌تواند در دمای محیط (Ta) ۲۵ درجه سلسیوس به صورت گرما تلف کند، برای تراشه آبی ۷۶ میلی‌وات و برای تراشه زرد ۷۵ میلی‌وات است. تجاوز از این حد خطر آسیب حرارتی را در پی دارد.
• جریان مستقیم:حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته (IF) برای تراشه آبی ۲۰ میلی‌آمپر و برای تراشه زرد ۳۰ میلی‌آمپر است. یک جریان مستقیم پیک بالاتر معادل ۱۰۰ میلی‌آمپر (آبی) و ۸۰ میلی‌آمپر (زرد) تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ۱/۱۰، عرض پالس ۰.۱ میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• کاهش رتبه حرارتی:حداکثر جریان مستقیم DC باید به صورت خطی بالاتر از دمای ۲۵ درجه سلسیوس با نرخ ۰.۲۵ میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس برای تراشه آبی و ۰.۴ میلی‌آمپر بر درجه سلسیوس برای تراشه زرد کاهش یابد. این امر برای کاربردهای محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.
• ولتاژ معکوس (VR):حداکثر ولتاژ معکوس مجاز برای هر دو تراشه ۵ ولت است. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود. توجه داشته باشید که عملکرد پیوسته در این ولتاژ معکوس ممنوع است.
• محدوده‌های دمایی:این قطعه برای عملکرد در محدوده دمایی ۲۰- درجه سلسیوس تا ۸۰+ درجه سلسیوس درجه‌بندی شده است. دمای نگهداری باید در محدوده ۳۰- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس باشد.
• محدودیت‌های حرارتی لحیم‌کاری:این قطعه می‌تواند لحیم‌کاری موجی یا رفلو IR با حداکثر دمای ۲۶۰ درجه سلسیوس به مدت حداکثر ۵ ثانیه و لحیم‌کاری فاز بخار در دمای ۲۱۵ درجه سلسیوس به مدت حداکثر ۳ دقیقه را تحمل کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C, IF=20mA) اندازه‌گیری شده و عملکرد معمول قطعه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور (Iv):این معیار سنجش قدرت درک‌شده نور ساطع شده در یک جهت خاص است. برای هر دو رنگ، حداقل شدت ۲۸.۰ میلی‌کاندلا (mcd)، مقدار معمول ۴۵.۰ mcd (فقط برای آبی مشخص شده) و حداکثر ۱۸۰.۰ mcd است. شدت واقعی ارسالی توسط سیستم باینینگ تعیین می‌شود.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه دید کامل که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری (مرکزی) خود کاهش می‌یابد، برای هر دو رنگ ۱۳۰ درجه است که نشان‌دهنده الگوی دید وسیع معمول برای LEDهای دید جانبی است.
• طول موج:تراشه آبی دارای طول موج تابش پیک معمول (λP) 468 نانومتر و طول موج غالب (λd) 470 نانومتر است. تراشه زرد دارای پیک معمول در ۵۹۲ نانومتر و طول موج غالب ۵۹۰ نانومتر است. پهنای نیم‌خط طیفی (Δλ) برای آبی ۲۵ نانومتر و برای زرد ۱۷ نانومتر است که خلوص طیفی را توصیف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):افت ولتاژ دو سر LED هنگام کار در ۲۰mA به طور معمول برای آبی ۳.۴ ولت (حداکثر ۳.۸ ولت) و برای زرد ۲.۰ ولت (حداکثر ۲.۴ ولت) است. این پارامتر برای طراحی مدار درایور و انتخاب منبع تغذیه حیاتی است.
• جریان معکوس (IR):جریان نشتی هنگام اعمال ۵ ولت در جهت معکوس حداکثر ۱۰ میکروآمپر برای هر دو تراشه است.
• ظرفیت خازنی (C):ظرفیت خازنی پیوندگاه معمول برای تراشه زرد در بایاس ۰ ولت و فرکانس اندازه‌گیری ۱ مگاهرتز، ۴۰ پیکوفاراد است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌های مختلف (بن) دسته‌بندی می‌شوند. این قطعه از یک سیستم باینینگ مبتنی بر شدت نور استفاده می‌کند.

برای هر دو تراشه آبی و زرد، شدت نور در ۲۰mA در چهار دسته طبقه‌بندی می‌شود:

• دسته N:محدوده شدت از ۲۸.۰ mcd تا ۴۵.۰ mcd.
• دسته P:محدوده شدت از ۴۵.۰ mcd تا ۷۱.۰ mcd.
• دسته Q:محدوده شدت از ۷۱.۰ mcd تا ۱۱۲.۰ mcd.
• دسته R:محدوده شدت از ۱۱۲.۰ mcd تا ۱۸۰.۰ mcd.

یک تلرانس +/-۱۵٪ به حدود هر دسته شدت اعمال می‌شود. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص کاربردشان را برآورده می‌کنند و در محصولات نهایی که از چندین LED استفاده می‌کنند، یکنواختی بصری را تضمین می‌نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل‌های ۱ و ۶)، منحنی‌های معمول برای چنین قطعاتی بینش‌های حیاتی ارائه می‌دهند:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):این منحنی رابطه بین ولتاژ مستقیم (VF) و جریان مستقیم (IF) را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است و دارای یک ولتاژ مشخصه \"زانو\" (در حدود VF معمول) است که پس از آن جریان با افزایش اندک ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این موضوع تأکید می‌کند که چرا LEDها باید توسط یک منبع محدودکننده جریان هدایت شوند، نه یک منبع ولتاژ ثابت.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:شدت نور عموماً با افزایش جریان افزایش می‌یابد، اما این رابطه ممکن است کاملاً خطی نباشد، به ویژه در جریان‌های بالاتر که بازده می‌تواند به دلیل گرمایش کاهش یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:خروجی نور یک LED با افزایش دمای پیوندگاه کاهش می‌یابد. درک این کاهش رتبه برای کاربردهایی که در محدوده دمایی وسیعی عمل می‌کنند ضروری است.
• توزیع طیفی:شکل‌های ارجاع داده شده، توان تابشی نسبی در مقابل طول موج را نشان می‌دهند و پیک (λP) و پهنای طیفی (Δλ) را برجسته می‌کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد پکیج و تخصیص پایه‌ها

این قطعه مطابق با طرح استاندارد پکیج EIA است. ابعاد فیزیکی در نقشه‌های دیتاشیت ارائه شده است که تمامی واحدها بر حسب میلی‌متر و با تلرانس کلی ±۰.۱۰ میلی‌متر می‌باشند، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

تخصیص پایه‌ها:LED دو رنگ دارای یک پین‌اوت خاص برای کنترل مستقل هر تراشه است. برای شماره قطعه LTST-S326TBKSKT:

• کاتد ۱ (C1):متصل به تراشه زرد AlInGaP.
• کاتد ۲ (C2):متصل به تراشه آبی InGaN.
• آند برای هر دو تراشه مشترک است.

شناسایی صحیح قطبیت در هنگام طراحی PCB و مونتاژ برای اطمینان از عملکرد صحیح حیاتی است.

5.2 ابعاد پیشنهادی پد لحیم

دیتاشیت شامل یک طرح الگوی لند (پد لحیم) توصیه شده برای PCB است. رعایت این ابعاد، تشکیل صحیح اتصال لحیم، پایداری مکانیکی و تخلیه حرارتی مناسب در طی فرآیند رفلو را تضمین می‌کند. استفاده از پدهای خیلی کوچک می‌تواند منجر به اتصالات ضعیف شود، در حالی که پدهای خیلی بزرگ ممکن است باعث \"ایستادن قطعه\" (برخاستن قطعه روی یک سر) یا پل زدن لحیم شوند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل‌های لحیم‌کاری رفلو

دو پروفیل رفلو مادون قرمز (IR) پیشنهاد شده است: یکی برای فرآیند لحیم استاندارد (قلع-سرب) و دیگری برای فرآیند لحیم بدون سرب. پروفیل بدون سرب به طور خاص برای استفاده با خمیر لحیم Sn-Ag-Cu (SAC) طراحی شده است. پارامترهای کلیدی در این پروفیل‌ها شامل موارد زیر است:

• ناحیه پیش‌گرم/خیساندن:به تدریج دما را افزایش می‌دهد تا فلاکس فعال شود و شوک حرارتی به حداقل برسد.
• ناحیه رفلو:دما از نقطه ذوب لحیم فراتر می‌رود تا اتصال تشکیل شود. حداکثر دما نباید از ۲۶۰ درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان بالاتر از نقطه مایع (TAL) باید کنترل شود.
• ناحیه خنک‌کننده:خنک‌کنندگی کنترل شده، اتصالات لحیم را جامد می‌کند.

6.2 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، تنها باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. دیتاشیت غوطه‌ور کردن LED در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه را توصیه می‌کند. استفاده از پاک‌کننده‌های شیمیایی نامشخص یا خشن می‌تواند به مواد پکیج LED آسیب برساند و منجر به تغییر رنگ، ترک خوردگی یا لایه‌لایه شدن شود.

6.3 شرایط نگهداری

برای نگهداری بلندمدت، LEDها باید در بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خود نگهداری شوند. در صورت خارج کردن از بسته، آن‌ها به جذب رطوبت حساس هستند (MSL - سطح حساسیت به رطوبت). دیتاشیت توصیه می‌کند قطعات خارج شده از بسته‌بندی اصلی خود، ظرف یک هفته رفلو شوند. برای نگهداری طولانی‌مدت خارج از کیسه اصلی، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در محیط نیتروژن نگهداری شوند. اگر بیش از یک هفته بدون بسته‌بندی نگهداری شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری، یک فرآیند پخت (مثلاً ۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۲۴ ساعت) توصیه می‌شود تا رطوبت جذب شده خارج شود و از آسیب \"پاپ کورن\" در حین رفلو جلوگیری گردد.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

این قطعه در قالب نوار و قرقره سازگار با مونتاژ خودکار عرضه می‌شود.

• عرض نوار:۸ میلی‌متر.
• قطر قرقره:۷ اینچ (۱۷۸ میلی‌متر).
• تعداد در هر قرقره:۳۰۰۰ عدد.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):۵۰۰ عدد برای مقادیر باقیمانده.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481-1-A-1994. جیب‌های خالی در نوار با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند. حداکثر تعداد قطعات مفقود شده متوالی دو عدد است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED دو رنگ با دید جانبی برای کاربردهایی ایده‌آل است که فضا محدود است و نشانگر باید از لبه برد یا مجموعه مشاهده شود. کاربردهای رایج شامل موارد زیر است:

• نشانگرهای وضعیت:در الکترونیک مصرفی، تجهیزات شبکه یا کنترل‌های صنعتی، که در آن رنگ‌های مختلف می‌توانند وضعیت برق (زرد)، فعالیت (آبی) یا شرایط خطا را نشان دهند.
• نور پس‌زمینه:برای پنل‌های نور لبه‌ای، صفحه کلیدها یا نمایشگرهای کوچک که در آن تابش جانبی یک مزیت است.
• نورپردازی تزئینی:در دستگاه‌های فشرده که اثرات چند رنگ مورد نظر است.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایور:LEDها قطعات جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، یک مقاومت محدودکننده جریان باید به صورت سری با هر LED قرار گیرد. هدایت مستقیم چندین LED به صورت موازی از یک منبع ولتاژ (بدون مقاومت‌های جداگانه) به دلیل تغییرات ولتاژ مستقیم (VF) بین LEDهای منفرد توصیه نمی‌شود، زیرا این امر می‌تواند منجر به تفاوت‌های قابل توجه در روشنایی و جریان بیش از حد احتمالی در برخی قطعات شود.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان اتلافی پایین است، اما طراحی مناسب PCB با مساحت کافی مس می‌تواند به دفع گرما کمک کند، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام کار در حداکثر جریان. این امر خروجی نور و طول عمر را حفظ می‌کند.
• محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD):LEDها به ESD حساس هستند. اقدامات احتیاطی هنگام جابجایی باید شامل استفاده از مچ‌بندهای زمین شده، زیراندازهای ضد استاتیک و یونایزرها در ناحیه مونتاژ باشد. تجهیزات و ایستگاه‌های کاری باید به درستی زمین شده باشند.

9. مقایسه و تمایز فنی

ویژگی‌های کلیدی متمایزکننده این قطعه، قابلیت دو رنگ آن در یک پکیج SMD دید جانبی واحد و رتبه‌بندی‌های عملکردی خاص آن است. در مقایسه با LEDهای تک رنگ، فضای برد را ذخیره کرده و مونتاژ برای نشانگر دو رنگ را ساده می‌کند. فرم فاکتور دید جانبی آن را از LEDهای تابش از بالا متمایز می‌کند و آن را برای طراحی‌های مکانیکی خاص مناسب می‌سازد. سازگاری آن با جایگذاری خودکار و پروفیل‌های رفلو استاندارد، آن را با فرآیندهای تولید مدرن و با حجم بالا همسو می‌کند. سیستم باینینگ دقیق، سطحی از یکنواختی روشنایی را فراهم می‌کند که ممکن است از قطعات عمومی بدون باینینگ یا با باینینگ گسترده برتر باشد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم LEDهای آبی و زرد را همزمان در حداکثر جریان DC خود هدایت کنم؟

پاسخ: لزوماً خیر. حداکثر مقادیر مجاز مطلق، توان اتلافی هر تراشه را مشخص می‌کنند. هدایت همزمان هر دو در ۲۰mA (آبی) و ۳۰mA (زرد) منجر به توان اتلافی کل می‌شود که باید در برابر محدودیت‌های حرارتی بررسی شود، به ویژه با توجه به پکیج مشترک. کاهش رتبه در دمای محیط بالا باید اعمال شود.

سوال: چرا یک مقاومت سری برای هر LED، حتی در یک آرایه موازی ضروری است؟

پاسخ: ولتاژ مستقیم (VF) LEDها دارای تلرانس تولید است. بدون مقاومت‌های جداگانه، LEDهایی با VF کمی پایین‌تر، جریان نامتناسبی بیشتری می‌کشند، روشن‌تر شده و احتمالاً بیش از حد گرم می‌شوند، در حالی که آن‌هایی با VF بالاتر کمنور خواهند بود. مقاومت به عنوان یک تنظیم‌کننده جریان ساده و مؤثر برای هر LED عمل می‌کند.

سوال: \"دید جانبی\" برای زاویه دید به چه معناست؟

پاسخ: یک LED \"دید جانبی\" عمدتاً از کنار پکیج، عمود بر صفحه نصب، نور ساطع می‌کند. زاویه دید ۱۳۰ درجه از این محور تابش اصلی اندازه‌گیری می‌شود. این در تضاد با LED \"دید از بالا\" است که از بالای پکیج به سمت بالا نور ساطع می‌کند.

سوال: چگونه کد باین را برای سفارش تفسیر کنم؟

پاسخ: کد باین (N, P, Q, R) محدوده حداقل تضمین شده و حداکثر شدت نور برای LEDهای آن دسته را مشخص می‌کند. طراحان باید دسته‌ای را انتخاب کنند که حداقل نیاز روشنایی آن‌ها را برآورده کند و در عین حال هزینه را در نظر بگیرند، زیرا دسته‌های بالاتر (مثلاً R) با روشنایی بیشتر ممکن است گران‌تر باشند.

11. مثال موردی کاربردی

سناریو: نشانگر وضعیت دوگانه برای یک دستگاه قابل حمل

یک طراح در حال ایجاد یک سنسور دستی فشرده است. آن‌ها به یک نشانگر کوچک واحد نیاز دارند تا هم وضعیت \"آماده به کار\" و هم \"فعال/در حال ارسال\" را نشان دهد. آن‌ها این LED دو رنگ را انتخاب می‌کنند.

پیاده‌سازی:LED در لبه PCB اصلی قرار می‌گیرد، به طوری که سمت تابش آن به سمت یک لایت پایپ کوچک است که نور را به بیرون دستگاه هدایت می‌کند. پایه‌های GPIO میکروکنترلر، کاتدها (C1 برای زرد، C2 برای آبی) را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه (محاسبه شده بر اساس ولتاژ تغذیه و جریان مورد نظر ۲۰mA) هدایت می‌کنند. آند مشترک به تغذیه مثبت متصل است. فریم‌ور LED زرد را برای حالت آماده به کار و LED آبی را برای حالت فعال روشن می‌کند. ماهیت دید جانبی LED به آن اجازه می‌دهد تا به طور مؤثری با لایت پایپ ورودی جانبی جفت شود و یک نشانگر تمیز و حرفه‌ای در فضای بسیار محدود ایجاد کند.

12. معرفی اصول

دیودهای نورافشان (LEDها) قطعات نیمه‌هادی هستند که هنگامی که جریان الکتریکی از آن‌ها می‌گذرد نور ساطع می‌کنند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. هنگامی که ولتاژی در جهت مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌های ناشی از ماده نیمه‌هادی نوع n با حفره‌های ناشی از ماده نوع p در ناحیه فعال تراشه بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (ذرات نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی مواد نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. تراشه LED آبی معمولاً از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته می‌شود که گاف انرژی وسیع‌تری دارد و برای طول موج‌های کوتاه‌تر (نور آبی) مناسب است. تراشه LED زرد معمولاً از فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) ساخته می‌شود که گاف انرژی آن مربوط به طول موج‌های بلندتر (نور زرد/قرمز) است. بسته‌بندی دو تراشه با یک آند مشترک، کنترل مستقل هر رنگ را از یک قطعه SMD سه پد امکان‌پذیر می‌سازد.

13. روندهای توسعه

حوزه LEDهای SMD همچنان در حال تکامل است. روندهای کلی قابل مشاهده در صنعت، که زمینه‌ای برای قطعاتی مانند این فراهم می‌کنند، شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده و کارایی نوری:بهبودهای مستمر در علم مواد و طراحی تراشه، خروجی نور بیشتر (لومن) به ازای هر واحد توان ورودی الکتریکی (وات) را به ارمغان می‌آورد.
• میکروساخت:پکیج‌ها همچنان در حال کوچک‌شدن هستند (مثلاً از سایزهای متریک ۰۶۰۳ به ۰۴۰۲ و ۰۲۰۱) در حالی که عملکرد حفظ یا بهبود می‌یابد و امکان الکترونیک متراکم‌تر را فراهم می‌کنند.
• قابلیت اطمینان بالاتر و طول عمر بیشتر:بهبودها در مواد بسته‌بندی، روش‌های اتصال دی و فناوری فسفر (برای LEDهای سفید)، طول عمر و پایداری در برابر دما و زمان را افزایش می‌دهند.
• میکس رنگ و کنترل پیشرفته:فراتر از دو رنگ، LEDهای RGB (قرمز، سبز، آبی) و RGBW (RGB + سفید) در پکیج‌های واحد رایج هستند که اغلب دارای درایورهای مجتمع برای کنترل پیچیده رنگ و تاریکی هستند.
• یکپارچه‌سازی:روندها شامل LEDهایی با مقاومت‌های محدودکننده جریان داخلی، دیودهای زنر برای محافظت ESD یا حتی درایورهای IC کامل در پکیج است که طراحی مدار را ساده می‌کند.

این LED دو رنگ دید جانبی، نمایانگر یک راه‌حل معتبر و قابل اطمینان برای نیازهای فضایی و نشانگری خاص در این چشم‌انداز فناوری گسترده‌تر است.