دیتاشیت فنی LTST-S115KFKGKT-5A - LED دو رنگ SMD با پکیج دید جانبی (نارنجی/سبز) - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

«««LTST-S115KFKGKT-5A یک LED دو رنگ از نوع SMD با دید جانبی است که به‌طور خاص برای کاربردهایی که نیازمند راه‌حل‌های بک‌لایت فشرده هستند، مانند پنل‌های LCD، طراحی شده است. این قطعه دو چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج واحد ادغام می‌کند: یکی در طیف نارنجی و دیگری در طیف سبز تابش می‌کند. هدف اصلی طراحی آن، ارائه یک منبع نور قابل اعتماد، پرنور و بهینه از نظر فضاست که با فرآیندهای مونتاژ خودکار مدرن سازگاری دارد.»»»

«««مزایای اصلی این LED شامل مطابقت آن با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است که آن را به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌کند. این قطعه از فناوری چیپ فوق‌العاده پرنور AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای هر دو رنگ استفاده می‌کند که به دلیل بازدهی بالا و خلوص رنگ خوب شناخته شده است. دستگاه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات اتوماتیک پیک اند پلیس (Pick-and-Place) پرسرعت سازگار می‌کند. علاوه بر این، برای مقاومت در برابر فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) طراحی شده است که ادغام آن در مونتاژهای برد مدار چاپی (PCB) را تسهیل می‌کند.»»»

«««بازار هدف شامل الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق صنعتی و فضای داخلی خودرو می‌شود که در آن‌ها LEDهای تابش جانبی برای بک‌لایت نمایشگرهای لبه‌ای، پنل‌های نشانگر و روشنایی وضعیت در فضاهای محدود حیاتی هستند.»»»

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

«««عملکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. تمامی مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.»»»

• توان اتلافی (Pd):«««حداکثر 75 میلی‌وات برای هر چیپ رنگی.»»»
• جریان مستقیم پیک (I_FP):«««80 میلی‌آمپر، تنها تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این مقدار برای رویدادهای گذرا است، نه عملکرد مداوم.»»»
• جریان مستقیم DC (I_F):«««حداکثر 30 میلی‌آمپر جریان مداوم برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت.»»»
• ولتاژ معکوس (V_R):«««حداکثر 5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند به پیوند LED آسیب برساند. عملکرد مداوم تحت ولتاژ معکوس ممنوع است.»»»
• محدوده دمای کاری:«««30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه در این محدوده دمای محیط عملکردی است.»»»
• محدوده دمای نگهداری:«««40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد برای شرایط غیرعملیاتی.»»»
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:«««پکیج می‌تواند در طول لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را حداکثر به مدت 10 ثانیه تحمل کند که این مقدار استاندارد فرآیندهای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) است.»»»

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

«««اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در Ta=25°C و جریان مستقیم (I_F) 5mA اندازه‌گیری شده‌اند که یک شرایط تست و عملکرد رایج است.»»»

• شدت نور (I_V):
  • چیپ نارنجی:«««حداقل 11.2 میلی‌کاندلا، مقدار معمول مشخص نشده، حداکثر 71.0 میلی‌کاندلا.»»»
  • چیپ سبز:«««حداقل 4.5 میلی‌کاندلا، مقدار معمول مشخص نشده، حداکثر 28.0 میلی‌کاندلا.»»»
  • «««اندازه‌گیری با استفاده از ترکیب سنسور-فیلتری انجام می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک (CIE) را تقریب می‌زند.»»»
• زاویه دید (2θ_1/2):«««130 درجه معمول برای هر دو رنگ. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک (محوری) خود کاهش می‌یابد و عرض پرتو را تعریف می‌کند.»»»
• طول موج تابش پیک (λ_P):«««طول موجی که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.»»»
  • نارنجی: 611 نانومتر معمول.
  • سبز: 574 نانومتر معمول.
• طول موج غالب (λ_d):«««طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند.»»»
  • نارنجی: 605 نانومتر معمول در I_F=5mA.
  • سبز: 571 نانومتر معمول در I_F=5mA.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):«««پهنای باند طیف تابشی در نصف حداکثر شدت آن.»»»
  • نارنجی: 17 نانومتر معمول.
  • سبز: 15 نانومتر معمول.
• ولتاژ مستقیم (V_F):
  • هر دو رنگ: معمولاً 1.90 ولت، حداکثر 2.30 ولت در I_F=5mA.
• جریان معکوس (I_R):«««حداکثر 10 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود.»»»

3. توضیح سیستم باینینگ

«««برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای اندازه‌گیری شده در سطل‌های (بین‌های) مختلف دسته‌بندی می‌شوند.»»»

3.1 باینینگ شدت نور

رنگ نارنجی (@5mA):

کد بین L: 11.2 - 18.0 میلی‌کاندلا

کد بین M: 18.0 - 28.0 میلی‌کاندلا

کد بین N: 28.0 - 45.0 میلی‌کاندلا

کد بین P: 45.0 - 71.0 میلی‌کاندلا

«««تلرانس درون هر بین ±15% است.»»»

رنگ سبز (@5mA):

کد بین J: 4.5 - 7.1 میلی‌کاندلا

کد بین K: 7.1 - 11.2 میلی‌کاندلا

کد بین L: 11.2 - 18.0 میلی‌کاندلا

کد بین M: 18.0 - 28.0 میلی‌کاندلا

«««تلرانس درون هر بین ±15% است.»»»

3.2 باینینگ طول موج غالب (فقط سبز)

کد بین B: 564.5 - 567.5 نانومتر

کد بین C: 567.5 - 570.5 نانومتر

کد بین D: 570.5 - 573.5 نانومتر

«««تلرانس برای هر بین طول موج ±1 نانومتر است. توجه: باینینگ طول موج نارنجی در این دیتاشیت مشخص نشده است.»»»

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

«««دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند که برای مهندسان طراح ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، مفاهیم آن‌ها تحلیل می‌شود.»»»

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:«««این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، معمولاً به صورت زیرخطی افزایش می‌یابد و اهمیت تنظیم جریان نسبت به درایو ولتاژ را برای دستیابی به روشنایی یکنواخت برجسته می‌کند.»»»
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:«««این منحنی IV رابطه نمایی دیود را نشان می‌دهد که برای محاسبه مقادیر مقاومت سری یا طراحی درایورهای جریان ثابت حیاتی است.»»»
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:«««خروجی نور LED عموماً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این منحنی برای مدیریت حرارتی در کاربرد، جهت حفظ سطوح روشنایی مطلوب، حیاتی است.»»»
• توزیع طیفی:«««نمودارهایی که توان نسبی در مقابل طول موج را برای هر دو چیپ نارنجی و سبز نشان می‌دهند، طول موج‌های پیک و غالب و نیم‌عرض طیفی را نشان می‌دهند.»»»

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و تخصیص پایه‌ها

«««دستگاه مطابق با یک پکیج استاندارد SMD دید جانبی EIA است. نقشه‌های ابعادی دقیق در دیتاشیت اصلی با تمام اندازه‌ها بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. نکات مکانیکی کلیدی شامل تلرانس عمومی ±0.10 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.»»»

تخصیص پایه‌ها:

- کاتد 1 (C1): متصل به چیپ سبز.

- کاتد 2 (C2): متصل به چیپ نارنجی.

«««جنس لنز شفاف (Water Clear) است.»»»

5.2 طرح پد لحیم‌کاری پیشنهادی و قطبیت

«««یک طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده ارائه شده است تا اتصال مکانیکی مناسب و قابلیت اطمینان اتصال لحیم در طول ریفلو تضمین شود. همچنین یک جهت لحیم‌کاری پیشنهادی نشان داده شده است تا پدیده "تومب‌استونینگ" (ایستادن قطعه روی یک سر) در طول فرآیند ریفلو به حداقل برسد. طراحان باید برای دستیابی به بازده مونتاژ بهینه، از این دستورالعمل‌ها پیروی کنند.»»»

6. راهنمای 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:»»»

- پیش‌گرم:150°C تا 200°C.

- زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.

- دمای پیک:حداکثر 260°C.

- زمان بالاتر از نقطه مایع:«««پروفایل نمونه مناطق بحرانی دما-زمان را نشان می‌دهد، شامل نرخ افزایش دمای توصیه شده، ناحیه خیس‌اندن (Soak) و نرخ خنک‌سازی که با استانداردهای JEDEC مطابقت دارد. پروفایل در صفحه 3 دیتاشیت به عنوان یک هدف کلی عمل می‌کند، اما توصیه می‌شود مشخصات ویژه برد نیز در نظر گرفته شود.»»»

6.2 لحیم‌کاری دستی

«««در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی:»»»

- دمای هویه:حداکثر 300°C.

- زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.

«««- این کار باید فقط یک بار انجام شود تا از تنش حرارتی جلوگیری شود.»»»

6.3 تمیزکاری

«««فقط باید از مواد شوینده مشخص شده استفاده شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج LED آسیب برسانند. در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود.»»»

6.4 شرایط نگهداری

بسته‌بندی مهر و موم شده (با ماده رطوبت‌گیر):«««در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤90% نگهداری شود. ظرف یک سال استفاده شود.»»»

بسته‌بندی باز شده:«««در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤60% نگهداری شود. برای قطعاتی که بیش از یک هفته از بسته‌بندی اصلی خود خارج شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری، یک عملیات پخت (Bake-out) در دمای تقریبی 60°C به مدت حداقل 20 ساعت توصیه می‌شود تا رطوبت آن‌ها حذف شده و از پدیده "پاپ کورن" در طول ریفلو جلوگیری شود.»»»

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

«««LEDها در نوار حامل برجسته‌دار عرضه می‌شوند:»»»

- عرض نوار:8 میلی‌متر.

- قطر قرقره:7 اینچ.

- تعداد در هر قرقره:3000 عدد.

- حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 عدد برای مقادیر باقیمانده.

«««- جیب‌های خالی در نوار با یک نوار پوشش بالا مهر و موم می‌شوند. بسته‌بندی مطابق با استانداردهای ANSI/EIA 481-1-A-1994 است. حداکثر دو قطعه مفقود متوالی در هر مشخصات مجاز است.»»»

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• بک‌لایت LCD:«««کاربرد اصلی به عنوان منبع نور دید جانبی برای نمایشگرهای LCD کوچک تا متوسط در الکترونیک مصرفی، داشبورد خودرو و پنل‌های کنترل صنعتی.»»»
• نشانگرهای وضعیت:«««قابلیت دو رنگ اجازه می‌دهد تا چندین سیگنال وضعیت (مثلاً سبز برای "روشن/آماده"، نارنجی برای "آماده به کار/هشدار") از یک فوت‌پرینت قطعه واحد ارائه شود.»»»
• روشنایی پنل جلویی:«««روشنایی برای دکمه‌ها، سوئیچ‌ها یا نمادهایی که نیاز به تابش جانبی دارند.»»»

8.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:«««همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان سری یا یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه کنید، با استفاده از حداکثر V_Fاز دیتاشیت برای یک طراحی ایمن.»»»
• مدیریت حرارتی:«««اگرچه اتلاف توان کم است، اما در صورت کار در دمای محیطی بالا یا نزدیک به حداکثر جریان، اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد تا خروجی نور و طول عمر حفظ شود.»»»
• محافظت در برابر ESD:«««مانند تمام دستگاه‌های نیمه‌هادی، باید در طول جابجایی و مونتاژ، احتیاط‌های استاندارد ESD رعایت شود.»»»
• طراحی نوری:«««زاویه دید 130 درجه باید برای طراحی راهنمای نور یا دیفیوزر در کاربردهای بک‌لایت جهت دستیابی به روشنایی یکنواخت در نظر گرفته شود.»»»

9. مقایسه و تمایز فنی

«««در حالی که مقایسه مستقیم با رقبا ارائه نشده است، ویژگی‌های متمایزکننده کلیدی این قطعه را می‌توان استنباط کرد:»»»

1. دو چیپ در یک پکیج:«««در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه، فضای PCB و هزینه مونتاژ را صرفه‌جویی می‌کند.»»»

2. فرم فاکتور دید جانبی:«««برای کاربردهای خاص بک‌لایت و نورپردازی لبه‌ای که LEDهای تابش از بالا مناسب نیستند، ضروری است.»»»

3. فناوری AlInGaP:«««در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری برای رنگ‌های نارنجی و قرمز ارائه می‌دهد.»»»

4. سازگاری با ریفلو:«««برای خطوط مونتاژ SMT مدرن طراحی شده است، برخلاف LEDهای قدیمی‌تر ترو-هول که نیاز به لحیم‌کاری دستی دارند.»»»

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: آیا می‌توانم هر دو چیپ LED را همزمان در حداکثر جریان DC خود (هر کدام 30mA) راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: خیر. حداکثر توان اتلافی مطلق برای هر چیپ 75 میلی‌وات است. در 30mA و V_Fمعمول 1.9 ولت، توان اتلافی 57 میلی‌وات خواهد بود که در محدوده مجاز است. با این حال، راه‌اندازی همزمان هر دو در 30mA نیازمند توجه دقیق حرارتی به کل گرمای تولید شده در پکیج کوچک است. به طور کلی برای قابلیت اطمینان، توصیه می‌شود زیر حداکثر مقادیر مجاز مطلق عمل شود.»»»

سوال 2: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پاسخ: طول موج پیک (λ_P) نقطه فیزیکی بالاترین خروجی طیفی است. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار CIE) است و طول موج واحدی است که به بهترین وجه رنگ درک شده را توصیف می‌کند. آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند، به ویژه برای طیف‌های پهن‌تر.»»»

سوال 3: هنگام سفارش چگونه کدهای بین را تفسیر کنم؟

پاسخ: کدهای بین مورد نظر را برای شدت نور (هم برای نارنجی و هم برای سبز) و برای طول موج غالب (برای سبز) مشخص کنید. به عنوان مثال، سفارش "بین نارنجی P، بین سبز M، بین طول موج D" شما را به پرنورترین نارنجی، یک سبز پرنور و یک سبز به سمت طول موج بلندتر محدوده خود می‌رساند. این امر تطابق رنگ و روشنایی در تولید شما را تضمین می‌کند.»»»

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:«««طراحی یک نشانگر وضعیت برای یک دستگاه قابل حمل با یک منبع تغذیه 3.3 ولت. نشانگر باید سبز را برای "روشن بودن" و نارنجی را برای "در حال شارژ" نشان دهد. فضا بسیار محدود است.»»»

راه‌حل:«««از LTST-S115KFKGKT-5A استفاده کنید. یک مدار درایور با دو پین GPIO از یک میکروکنترلر طراحی کنید.»»»

- GPIO1 را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به کاتد سبز (C1) وصل کنید.

- GPIO2 را از طریق یک مقاومت دیگر به کاتد نارنجی (C2) وصل کنید.

- آندهای مشترک به ریل 3.3 ولت متصل می‌شوند.

«««مقدار مقاومت را برای یک I_Fهدف 5mA (یک مقدار رایج برای دید خوب در توان کم) محاسبه کنید: R = (3.3V - 1.9V) / 0.005A = 280 اهم. از مقدار استاندارد بعدی، 270 یا 300 اهم استفاده کنید. میکروکنترلر می‌تواند با کشیدن پین GPIO به پایین، جریان را سینک کند تا LED مربوطه روشن شود. این طراحی از یک فوت‌پرینت قطعه برای دو رنگ استفاده می‌کند، فضای را صرفه‌جویی کرده و مونتاژ را ساده می‌کند.»»»

12. معرفی اصل فناوری

«««LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. رنگ خاص (طول موج) نور تابشی توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. AlInGaP اجازه تنظیم این گاف نواری را برای تولید رنگ‌ها در طیف قرمز، نارنجی، کهربایی و سبز-زرد با بازدهی بالا می‌دهد. پکیج دید جانبی شامل یک لنز پلاستیکی قالب‌گیری شده است که خروجی نور را شکل می‌دهد و زاویه دید وسیع 130 درجه مناسب برای کاربردهای بک‌لایت را فراهم می‌کند.»»»

13. روندها و تحولات صنعت

«««روند در LEDهای SMD برای بک‌لایت و نشانگرها به سمت موارد زیر ادامه دارد:»»»

1. بازدهی بالاتر (لومن بر وات):«««کاهش مصرف انرژی برای دستگاه‌های باتری‌دار و رعایت مقررات انرژی.»»»

2. بهبود ثبات رنگ و باینینگ:«««تلرانس‌های باینینگ سخت‌گیرانه‌تر برای اطمینان از ظاهر یکنواخت در نمایشگرها بدون نیاز به کالیبراسیون اضافی.»»»

3. مینیاتوری‌سازی:«««حتی اندازه پکیج‌های کوچکتر (مانند 0402، 0201 متریک) برای الکترونیک‌های به طور فزاینده فشرده.»»»

4. قابلیت اطمینان و طول عمر بالاتر:«««مواد و بسته‌بندی بهبود یافته برای مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت‌تر، به ویژه در کاربردهای خودرویی و صنعتی.»»»

5. راه‌حل‌های یکپارچه:«««حرکت فراتر از LEDهای گسسته ساده به سمت ماژول‌هایی با درایورهای یکپارچه، کنترلرها و راهنماهای نور.»»»