دیتاشیت فنی LTW-S115KSDS-5A - ال‌ای‌دی اس‌ام‌دی دو رنگ - نمای جانبی - سفید و زرد

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی LTW-S115KSDS-5A یک دیود نورافشان نصب‌سطحی (اس‌ام‌دی) دو رنگ است که به‌طور خاص برای کاربردهای نورپردازی نمای جانبی طراحی شده است، به‌ویژه به‌عنوان منبع نور پس‌زمینه برای نمایشگرهای کریستال مایع (ال‌سی‌دی). این قطعه دو چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج استاندارد EIA ادغام می‌کند: یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای انتشار نور سفید و یک چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید) برای انتشار نور زرد. این پیکربندی امکان راه‌حل‌های نورپردازی انعطاف‌پذیر را از یک فوت‌پرینت فشرده فراهم می‌کند. دستگاه برای مونتاژ انبوه طراحی شده، روی نوار ۸ میلی‌متری سوار بر قرقره ۷ اینچی عرضه می‌شود و کاملاً با تجهیزات اتوماتیک پیک‌اند‌پلیس و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون‌قرمز (آی‌آر) سازگار است.

1.1 مزایای اصلی

• منبع دو رنگ:انتشار نور سفید و زرد را در یک پکیج ترکیب می‌کند، فضای برد را ذخیره کرده و طراحی را برای نشانگر چندرنگ یا نور پس‌زمینه ترکیبی ساده می‌سازد.
• انتشار نمای جانبی:خروجی نور اصلی به موازات صفحه مونتاژ هدایت می‌شود که آن را برای نورپردازی لبه پنل‌های نازک مانند ماژول‌های ال‌سی‌دی ایده‌آل می‌کند.
• روشنایی بالا:از فناوری‌های پیشرفته چیپ InGaN و AlInGaP برای ارائه شدت نور بالا استفاده می‌کند.
• دوست‌دار فرآیند تولید:دارای پایه‌های قلع‌کاری شده برای بهبود قابلیت لحیم‌کاری است و برای سازگاری با خطوط مونتاژ اتوماتیک بسته‌بندی شده است.
• مطابقت زیست‌محیطی:محصول با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این محدودیت‌ها تحت هیچ شرایطی نباید превыروند، زیرا ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شود. مقادیر در دمای محیط (Ta) ۲۵ درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (Pd):سفید: ۳۵ میلی‌وات؛ زرد: ۴۸ میلی‌وات. این حداکثر توان قابل اتلاف ال‌ای‌دی به صورت حرارت است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):سفید: ۵۰ میلی‌آمپر؛ زرد: ۸۰ میلی‌آمپر. این حداکثر جریان لحظه‌ای مجاز تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ۱/۱۰، عرض پالس ۰.۱ میلی‌ثانیه) است.
• جریان مستقیم DC (I_F):سفید: ۱۰ میلی‌آمپر؛ زرد: ۲۰ میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته برای عملکرد مطمئن است.
• محدوده دمای کاری:۲۰- درجه تا ۸۰+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:۴۰- درجه تا ۸۵+ درجه سلسیوس.
• شرایط لحیم‌کاری مادون‌قرمز:در طول لحیم‌کاری رفلو دمای پیک ۲۶۰ درجه سلسیوس را به مدت ۱۰ ثانیه تحمل می‌کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای عملکرد معمول در Ta=25°C و جریان مستقیم (I_F) ۵ میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):سفید: حداقل ۲۸ میلی‌کاندلا، معمولاً N/A، حداکثر ۱۱۲ میلی‌کاندلا. زرد: حداقل ۷.۱ میلی‌کاندلا، معمولاً N/A، حداکثر ۷۱ میلی‌کاندلا. این روشنایی درک‌شده ال‌ای‌دی است که توسط یک سنسور فوتوپیک (پاسخ چشم انسان) اندازه‌گیری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):۱۳۰ درجه (معمول برای هر دو رنگ). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار پیک خود کاهش می‌یابد.
• طول موج انتشار پیک (λ_P):زرد: ۵۹۱ نانومتر (معمول). این طول‌موجی است که در آن توزیع توان طیفی چیپ زرد در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):زرد: ۵۹۰ نانومتر (معمول در I_F=5mA). این طول‌موج منفردی است که به بهترین شکل رنگ درک‌شده ال‌ای‌دی زرد را نشان می‌دهد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):زرد: ۱۵ نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور زرد منتشر شده است.
• مختصات رنگی (x, y):سفید: x=0.290, y=0.282 (معمول در I_F=5mA). این مختصات CIE 1931 نقطه رنگ ال‌ای‌دی سفید را روی نمودار رنگی تعریف می‌کنند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):سفید: حداقل ۲.۵۵ ولت، معمول ۲.۸۵ ولت، حداکثر ۳.۱۵ ولت. زرد: حداقل ۱.۶ ولت، معمول ۲.۰۰ ولت، حداکثر ۲.۴۰ ولت. این افت ولتاژ دو سر ال‌ای‌دی هنگام عبور جریان مستقیم مشخص شده است.
• جریان معکوس (I_R):سفید: حداکثر ۱۰ میکروآمپر؛ زرد: حداکثر ۱۰۰ میکروآمپر (در V_R=5V). دستگاه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای تست جریان نشتی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. کد بین روی بسته‌بندی درج شده است.

3.1 دسته‌بندی شدت نور (I_V)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در I_F= 5 میلی‌آمپر در دسته‌ها طبقه‌بندی می‌شوند. تلرانس هر دسته ±۱۵٪ است.

• دسته‌های چیپ سفید:N (۲۸.۰-۴۵.۰ میلی‌کاندلا), P (۴۵.۰-۷۱.۰ میلی‌کاندلا), Q (۷۱.۰-۱۱۲.۰ میلی‌کاندلا).
• دسته‌های چیپ زرد:K (۷.۱۰-۱۱.۲ میلی‌کاندلا), L (۱۱.۲-۱۸.۰ میلی‌کاندلا), M (۱۸.۰-۲۸.۰ میلی‌کاندلا), N (۲۸.۰-۴۵.۰ میلی‌کاندلا), P (۴۵.۰-۷۱.۰ میلی‌کاندلا).

3.2 دسته‌بندی فام (رنگ)

ال‌ای‌دی‌های سفید بر اساس مختصات رنگی (x, y) آنها روی نمودار CIE 1931 بیشتر دسته‌بندی می‌شوند. چهار دسته فام تعریف شده است (C1, C2, D1, D2) که هر کدام مرزهای مختصاتی خاص خود را دارند. تلرانس هر دسته فام در هر دو مختصات x و y برابر با ±۰.۰۱ است. این امر یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند که برای کاربردهای نور پس‌زمینه که در آن چندین ال‌ای‌دی با هم استفاده می‌شوند حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمول اشاره می‌کند (اگرچه در متن ارائه شده نمایش داده نشده است). این منحنی‌ها برای مهندسان طراح ضروری هستند.

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) را برای هر دو چیپ سفید و زرد نشان می‌دهد. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان بسیار مهم است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور (I_V) با جریان درایو افزایش می‌یابد. این به تعیین نقطه کاری بهینه برای تعادل بین روشنایی و بازده/طول عمر کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد. این برای مدیریت حرارتی در کاربرد نهایی حیاتی است.
• توزیع طیفی:برای ال‌ای‌دی زرد، این منحنی توان نسبی منتشر شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد که حول طول‌موج پیک ~۵۹۱ نانومتر متمرکز است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و پین‌اوت

دستگاه با طرح کلی پکیج استاندارد EIA مطابقت دارد. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه و فاصله پایه‌ها است. انتساب پین برای جهت‌دهی صحیح حیاتی است: پین C1 به چیپ سفید InGaN و پین C2 به چیپ زرد AlInGaP اختصاص داده شده است. یک نقشه ابعادی دقیق (که اینجا نشان داده نشده) تمام اندازه‌های حیاتی پکیج را با تلرانس معمول ±۰.۱۰ میلی‌متر مشخص می‌کند.

5.2 طرح پیشنهادی پد لحیم و قطبیت

یک الگوی لند پیشنهادی (طرح پد لحیم) برای برد مدار چاپی (PCB) ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد و تراز مناسب در طول رفلو تضمین شود. دیتاشیت همچنین جهت لحیم‌کاری پیشنهادی نسبت به تغذیه قرقره نوار را برای بهینه‌سازی فرآیند نشان می‌دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری رفلو

ال‌ای‌دی با لحیم‌کاری رفلو مادون‌قرمز (آی‌آر) سازگار است. یک پروفیل لحیم‌کاری خاص توصیه می‌شود، با دمای پیک ۲۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۱۰ ثانیه. دیتاشیت تأکید می‌کند که پروفیل‌هایی با دمای پیک زیر ۲۴۵ درجه سلسیوس ممکن است برای لحیم‌کاری قابل اعتماد کافی نباشند، به‌ویژه بدون مزیت قلع‌کاری قطعه. یک نمودار زمان-دما معمولاً مناطق پیش‌گرم، خیساندن، رفلو و خنک‌سازی را نشان می‌دهد.

6.2 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. دیتاشیت غوطه‌وری ال‌ای‌دی در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه را توصیه می‌کند. استفاده از مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج ال‌ای‌دی آسیب برساند.

6.3 ذخیره‌سازی و جابجایی

• تخلیه الکترواستاتیک (ESD):ال‌ای‌دی به ESD حساس است. رویه‌های جابجایی باید شامل استفاده از مچ‌بند، دستکش ضداستاتیک و تجهیزات زمین‌شده مناسب باشد.
• حساسیت به رطوبت:به‌عنوان یک دستگاه نصب‌سطحی، به جذب رطوبت حساس است. کیسه‌های ضد رطوبت مهر و موم نشده با ماده خشک‌کننده، در صورت ذخیره در دمای ≤ ۳۰ درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ≤ ۹۰٪، عمر مفید یک سال دارند. پس از باز شدن، ال‌ای‌دی‌ها باید در عرض یک هفته استفاده شوند یا در محیط خشک (≤ ۳۰ درجه سلسیوس / ≤ ۶۰٪ رطوبت نسبی) ذخیره شوند. قطعاتی که بیش از یک هفته خارج از بسته‌بندی اصلی ذخیره شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (مثلاً ۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۲۰ ساعت) دارند تا از "پاپ‌کورنینگ" در طول رفلو جلوگیری شود.

7. بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

ال‌ای‌دی‌ها در نوار حامل برجسته (عرض ۸ میلی‌متر) با نوار پوشش محافظ عرضه می‌شوند که روی قرقره‌هایی به قطر ۷ اینچ (۱۷۸ میلی‌متر) پیچیده شده‌اند. تعداد استاندارد قرقره ۳۰۰۰ قطعه است. حداقل مقدار بسته‌بندی ۵۰۰ قطعه برای سفارشات باقیمانده موجود است. بسته‌بندی با استانداردهای ANSI/EIA-481 مطابقت دارد.

7.2 ساختار شماره قطعه

شماره قطعه LTW-S115KSDS-5A حاوی اطلاعات کدگذاری شده درباره خانواده محصول، رنگ، پکیج و احتمالاً دسته عملکردی است (اگرچه رمزگشایی دقیق مدل-خاص است).

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نور پس‌زمینه ال‌سی‌دی:کاربرد اصلی، تأمین نورپردازی لبه برای پنل‌های ال‌سی‌دی کوچک تا متوسط در لوازم الکترونیکی مصرفی، نمایشگرهای صنعتی و کلاسترهای خودرو است.
• نشانگر وضعیت:قابلیت دو رنگ امکان نشانگر چندحالته را فراهم می‌کند (مثلاً سفید برای "روشن"، زرد برای "آماده‌به‌کار/هشدار"، یا هر دو برای یک حالت سوم).
• نورپردازی تزئینی:می‌تواند در فضاهای فشرده‌ای که انتشار جانبی و ترکیب رنگ مورد نیاز است استفاده شود.

8.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:همیشه از یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با ال‌ای‌دی استفاده کنید. ولتاژ مستقیم متغیر است، بنابراین درایو با ولتاژ توصیه نمی‌شود. از حداکثر جریان مستقیم DC (۱۰ میلی‌آمپر برای سفید، ۲۰ میلی‌آمپر برای زرد) تجاوز نکنید.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان کم است، اما اطمینان از مساحت کافی مس PCB یا وایاهای حرارتی به حفظ دمای اتصال پایین‌تر کمک می‌کند که خروجی نوری را حفظ کرده و طول عمر عملیاتی را افزایش می‌دهد.
• طراحی نوری:زاویه دید ۱۳۰ درجه یک الگوی انتشار گسترده ارائه می‌دهد. برای نور پس‌زمینه، معمولاً از راهنماهای نور و پخش‌کننده‌ها برای توزیع یکنواخت نور در سطح نمایشگر استفاده می‌شود.
• محافظت مدار:در صورت خطر نصب نادرست، پیاده‌سازی محافظت قطبیت معکوس را در نظر بگیرید، زیرا ال‌ای‌دی برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های نمای جانبی تک‌رنگ، LTW-S115KSDS-5A با ادغام دو رنگ، صرفه‌جویی فضایی قابل توجه و انعطاف‌پذیری طراحی ارائه می‌دهد. استفاده آن از AlInGaP برای رنگ زرد، بازده بالا و اشباع رنگ خوبی را برای آن طول‌موج فراهم می‌کند. ترکیب InGaN برای سفید و AlInGaP برای زرد در یک پکیج، نشان‌دهنده راه‌حلی است که برای کاربردهای نیازمند منابع رنگی متمایز و قابل اعتماد از یک فوت‌پرینت حداقلی طراحی شده و آن را از جایگزین‌های تک‌رنگ ساده‌تر یا راه‌حل‌های گسسته بزرگتر متمایز می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 آیا می‌توانم چیپ‌های سفید و زرد را به طور مستقل درایو کنم؟

بله. دو چیپ دارای اتصالات آند/کاتد جداگانه (پین‌های C1 و C2) هستند. آن‌ها باید توسط مدارهای محدودکننده جریان جداگانه درایو شوند تا هر رنگ به طور مستقل کنترل شود.

10.2 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_P) طول موج فیزیکی است که در آن طیف انتشار قوی‌ترین است. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه‌شده است که رنگ درک‌شده را به عنوان یک طول موج منفرد روی نمودار CIE نشان می‌دهد. برای ال‌ای‌دی‌های تک‌فام مانند زرد اینجا، آن‌ها اغلب بسیار نزدیک هستند.

10.3 چرا اگر کیسه باز شده باشد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به فرآیند پخت است؟

پکیج‌های پلاستیکی اس‌ام‌دی می‌توانند رطوبت را از هوا جذب کنند. در طول فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که ممکن است باعث ترک خوردن پکیج یا لایه‌لایه شدن رابط‌های داخلی شود - شکستی که به "پاپ‌کورنینگ" معروف است. پخت این رطوبت جذب شده را حذف می‌کند.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

طراحی نور پس‌زمینه برای یک نمایشگر کوچک ابزار صنعتی را در نظر بگیرید. طراحی نیاز به یک نور پس‌زمینه سفید روشن برای عملکرد عادی و یک نشانگر زرد متمایز برای شرایط هشدار دارد. با استفاده از LTW-S115KSDS-5A، طراح می‌تواند یک قطعه واحد را در لبه راهنمای نور قرار دهد. چیپ سفید از طریق یک مدار جریان ثابت در ۵ میلی‌آمپر برای نور پس‌زمینه اصلی درایو می‌شود. چیپ زرد به یک مدار درایور جداگانه متصل است که توسط منطق هشدار ابزار کنترل می‌شود. این رویکرد طراحی مکانیکی را ساده می‌کند (یک قطعه به جای دو قطعه)، فوت‌پرینت PCB را کاهش می‌دهد و تراز کامل دو منبع نور نسبت به راهنمای نور را تضمین می‌کند.

12. اصل عملکرد

انتشار نور در ال‌ای‌دی‌ها بر اساس الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. رنگ (طول‌موج) نور منتشر شده توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. چیپ InGaN گاف باند وسیع‌تری دارد که امکان انتشار نور با طول‌موج کوتاه‌تر (آبی) را فراهم می‌کند که بخشی از آن توسط یک پوشش فسفر داخل پکیج به طیف وسیع‌تری (که سفید به نظر می‌رسد) تبدیل می‌شود. چیپ AlInGaP گاف باند باریک‌تری دارد که برای انتشار مستقیم فوتون‌ها در بخش زرد/نارنجی/قرمز طیف طراحی شده است که منجر به نور زرد خالص مشاهده شده می‌شود.

13. روندهای فناوری

صنعت ال‌ای‌دی به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، بهبود بازآفرینی رنگ (به‌ویژه برای ال‌ای‌دی‌های سفید) و کوچک‌سازی بیشتر ادامه می‌دهد. برای کاربردهای نمای جانبی و نور پس‌زمینه، روندها شامل پکیج‌های حتی نازک‌تر، چگالی روشنایی بالاتر و ادغام آرایه‌های چندچیپی پیچیده‌تر (RGB, RGBW) در پکیج‌های منفرد برای کنترل رنگ پویا است. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در مواد بسته‌بندی و فناوری فسفر با هدف افزایش قابلیت اطمینان، عملکرد حرارتی و ثبات رنگ در دما و طول عمر در حال انجام است.