دیتاشیت کامل LED دو رنگ SMD مدل LTST-C195TGKSKT - بسته‌بندی EIA - سبز/زرد - 20mA/30mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C195TGKSKT یک LED دو رنگ نصب سطحی است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند اندازه فشرده و عملکرد مطمئن طراحی شده است. این قطعه دو چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک بسته‌بندی استاندارد EIA ادغام می‌کند: یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای نور سبز و یک چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید) برای نور زرد. این پیکربندی امکان نشان‌دهی دو رنگ یا ترکیب رنگ ساده را در حداقل فضای اشغالی فراهم می‌کند. دستگاه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود که آن را کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک اند پلیس سرعت بالا سازگار می‌سازد. طراحی آن از دستورالعمل‌های RoHS پیروی می‌کند و اطمینان می‌دهد که عاری از مواد خطرناکی مانند سرب، جیوه و کادمیوم است.

1.1 مزایای اصلی

• منبع نور دو رنگ:ترکیب نور سبز و زرد در یک بسته، صرفه‌جویی در فضای برد و ساده‌سازی طراحی برای نشان‌دهی چند وضعیتی.
• روشنایی بالا:با استفاده از فناوری پیشرفته چیپ‌های InGaN و AlInGaP، شدت نور بالایی ارائه می‌دهد.
• بسته‌بندی مستحکم:بسته‌بندی استاندارد EIA، سازگاری مکانیکی و لحیم‌کاری مطمئن را تضمین می‌کند.
• سازگاری با فرآیند:مناسب برای فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR)، رفلو فاز بخار و لحیم‌کاری موجی، شامل پروفیل‌های مونتاژ بدون سرب.
• آماده برای اتوماسیون:بسته‌بندی شده روی نوار و قرقره برای تولید کارآمد و انبوه.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

تمامی پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. درک این مشخصات برای طراحی مدار مطمئن و دستیابی به عملکرد مطلوب حیاتی است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):سبز: 76 میلی‌وات، زرد: 75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):سبز: 100 میلی‌آمپر، زرد: 80 میلی‌آمپر. فقط در شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) قابل اعمال است.
• جریان مستقیم DC (I_F):سبز: 20 میلی‌آمپر، زرد: 30 میلی‌آمپر. جریان عملیاتی پیوسته توصیه شده.
• کاهش رتبه (دری‌تینگ):سبز: 0.25 میلی‌آمپر/°C، زرد: 0.4 میلی‌آمپر/°C. حداکثر جریان مستقیم باید بالاتر از دمای محیط 25 درجه سلسیوس به صورت خطی مطابق این فاکتور کاهش یابد.
• ولتاژ معکوس (V_R):برای هر دو رنگ 5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• محدوده دما:عملیاتی: 20- تا 80+ درجه سلسیوس؛ نگهداری: 30- تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه (IR/موج) یا 215 درجه سلسیوس به مدت 3 دقیقه (فاز بخار).

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی متداول در شرایط عملیاتی نرمال هستند (I_F= 20mA).

• شدت نور (I_V):یک معیار کلیدی برای روشنایی.
  • سبز: متداول 180 میلی‌کندلا (حداقل 45 میلی‌کندلا، کد بین را ببینید).
  • زرد: متداول 75 میلی‌کندلا (حداقل 28 میلی‌کندلا، کد بین را ببینید).
  • اندازه‌گیری شده با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE).
• زاویه دید (2θ_1/2):برای هر دو رنگ 130 درجه (متداول). این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد، که نشان‌دهنده الگوی دید وسیع است.
• طول موج پیک (λ_P):سبز: 525 نانومتر (متداول)، زرد: 591 نانومتر (متداول). طول موجی که در آن توان نوری منتشر شده حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):سبز: 530 نانومتر (متداول)، زرد: 589 نانومتر (متداول). طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و نقطه رنگ را در نمودار رنگ‌سنجی CIE تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ):سبز: 35 نانومتر (متداول)، زرد: 15 نانومتر (متداول). عرض طیف انتشار در نصف حداکثر توان آن (FWHM). LEDهای زرد AlInGaP معمولاً طیف باریک‌تری نسبت به LEDهای سبز InGaN دارند.
• ولتاژ مستقیم (V_F):
  • سبز: متداول 3.30 ولت، حداکثر 3.50 ولت در 20mA. ولتاژ بالاتر مشخصه LEDهای مبتنی بر InGaN (آبی/سبز/سفید) است.
  • زرد: متداول 2.00 ولت، حداکثر 2.40 ولت در 20mA. ولتاژ پایین‌تر مشخصه LEDهای مبتنی بر AlInGaP (قرمز/زرد/نارنجی) است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در V_R=5V برای هر دو رنگ.
• ظرفیت خازنی (C):متداول 40 پیکوفاراد در V_F=0V، فرکانس=1MHz برای چیپ زرد. برای سبز مشخص نشده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در روشنایی، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. LTST-C195TGKSKT از یک سیستم دسته‌بندی شدت نور استفاده می‌کند.

3.1 دسته‌های شدت نور

شدت نور در جریان تست استاندارد 20mA اندازه‌گیری می‌شود. هر دسته دارای تلرانس ±15% است.

دسته‌های رنگ سبز:

• دسته P:45.0 میلی‌کندلا (حداقل) تا 71.0 میلی‌کندلا (حداکثر)
• دسته Q:71.0 میلی‌کندلا تا 112.0 میلی‌کندلا
• دسته R:112.0 میلی‌کندلا تا 180.0 میلی‌کندلا
• دسته S:180.0 میلی‌کندلا تا 280.0 میلی‌کندلا

دسته‌های رنگ زرد:

• دسته N:28.0 میلی‌کندلا تا 45.0 میلی‌کندلا
• دسته P:45.0 میلی‌کندلا تا 71.0 میلی‌کندلا
• دسته Q:71.0 میلی‌کندلا تا 112.0 میلی‌کندلا
• دسته R:112.0 میلی‌کندلا تا 180.0 میلی‌کندلا

طراحان باید هنگام سفارش، کد دسته مورد نیاز را مشخص کنند تا یکنواختی روشنایی در بین چندین قطعه در یک کاربرد تضمین شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 6)، روندهای زیر برای چنین LEDهایی استاندارد است و می‌توان از داده‌های ارائه شده استنباط کرد:

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

رابطه I-V نمایی است. V_Fمشخص شده در 20mA یک نقطه عملیاتی را ارائه می‌دهد. ولتاژ مستقیم بالاتر LED سبز در مقایسه با LED زرد برای جریان یکسان، نیاز به ولتاژ درایو بالاتری دارد. یک مقاومت محدودکننده جریان برای تنظیم صحیح نقطه عملیاتی و جلوگیری از فرار حرارتی ضروری است._F4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور در محدوده عملیاتی نرمال (تا I

) تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. عملکرد بالاتر از جریان DC توصیه شده، روشنایی را افزایش می‌دهد اما همچنین اتلاف توان و دمای پیوند را افزایش می‌دهد که به طور بالقوه عمر مفید را کاهش و رنگ را تغییر می‌دهد._F4.3 وابستگی به دما

فاکتور کاهش رتبه (0.25-0.4 میلی‌آمپر/°C) نشان می‌دهد که حداکثر جریان مجاز با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. علاوه بر این، شدت نور برای اکثر LEDها با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. برای AlInGaP (زرد)، این اثر خاموش‌کنندگی حرارتی می‌تواند نسبت به InGaN (سبز) بارزتر باشد. مدیریت حرارتی مناسب روی PCB برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا توصیه می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 تخصیص پایه‌ها

دستگاه دارای چهار پایه (1، 2، 3، 4) است.

چیپ سبز: به پایه‌های 1 و 3 متصل است.

• چیپ زرد: به پایه‌های 2 و 4 متصل است.
• این پیکربندی معمولاً امکان کنترل مستقل هر رنگ را فراهم می‌کند. لنز بسته‌بندی شفاف (واتر کلیر) است.

5.2 ابعاد بسته‌بندی و طرح پایه‌ها

LED مطابق با طرح کلی بسته‌بندی SMD استاندارد EIA است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.10mm است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شود. دیتاشیت شامل نقشه‌های ابعادی دقیق برای خود قطعه و الگوهای پایه لحیم توصیه شده برای اطمینان از لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی است. پیروی از طرح پایه پیشنهادی برای دستیابی به اتصال لحیم مطمئن و تراز صحیح در حین رفلو حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل‌های لحیم‌کاری رفلو

دیتاشیت دو پروفیل رفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی ارائه می‌دهد:

برای فرآیند نرمال:

1. یک پروفیل استاندارد مناسب برای لحیم قلع-سرب (SnPb).برای فرآیند بدون سرب:
2. یک پروفیل طراحی شده برای آلیاژهای لحیم بدون سرب با دمای بالاتر (مانند SAC305). این پروفیل معمولاً دمای پیک بالاتری دارد (مطابق با رتبه 260°C به مدت 5 ثانیه).پروفیل شامل مناطق پیش‌گرم، خیساندن حرارتی، رفلو و خنک‌کنندگی است. کنترل زمان بالاتر از نقطه مایع و دمای پیک برای جلوگیری از آسیب به بسته LED یا اتصالات سیم داخلی حیاتی است.

6.2 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. دیتاشیت غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه را توصیه می‌کند. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا مواد بسته آسیب برساند.

6.3 نگهداری و جابجایی

احتیاط‌های ESD:

• LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. جابجایی باید شامل استفاده از بند مچ زمین شده، دستکش‌های ضد استاتیک و ایستگاه‌های کاری به درستی زمین شده باشد. استفاده از یونایزرها برای خنثی کردن بارهای استاتیک توصیه می‌شود.حساسیت به رطوبت:
• اگرچه به صراحت رتبه‌بندی نشده است (مانند MSL)، دیتاشیت توصیه می‌کند که LEDهای خارج شده از بسته‌بندی اصلی ممانعت‌کننده رطوبت، ظرف یک هفته لحیم‌کاری رفلو شوند. برای نگهداری طولانی‌تر، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در جو نیتروژن نگهداری شوند. اگر بیش از یک هفته بدون بسته‌بندی نگهداری شوند، قبل از مونتاژ، پخت در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت برای حذف رطوبت جذب شده و جلوگیری از "پاپ کورن شدن" در حین رفلو توصیه می‌شود.7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

محصول در نوار حامل برجسته استاندارد عرضه می‌شود:

اندازه قرقره:

• قطر 7 اینچ.تعداد در هر قرقره:
• 4000 قطعه.حداقل مقدار سفارش (MOQ):
• 500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.عرض نوار:
• نوار با یک نوار پوشش رویی مهر و موم می‌شود. مشخصات از استانداردهای ANSI/EIA 481-1-A-1994 پیروی می‌کند. 8mm.
• 8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار درایو

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند.

مهم‌ترین قانون طراحی استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر چیپ LED است.مدار توصیه شده (مدل A):

• هر LED (یا هر چیپ رنگ درون LED دو رنگ) مقاومت محدودکننده جریان اختصاصی خود را دارد که به ولتاژ درایو متصل است. این امر با جبران تغییرات طبیعی در ولتاژ مستقیم (V) از یک LED به LED دیگر، یکنواختی روشنایی را تضمین می‌کند._Fتوصیه نمی‌شود (مدل B):
• اتصال چندین LED به طور مستقیم به صورت موازی با یک مقاومت مشترک توصیه نمی‌شود. تفاوت‌های کوچک در Vمی‌تواند باعث عدم تعادل قابل توجه جریان شود که منجر به روشنایی ناهموار و جریان بیش از حد احتمالی در LED با کمترین V_Fمی‌شود._F.

مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید که تضمین می‌کند I_Fحتی با یک V_F part.

پایین از حد مجاز تجاوز نکند.

• 8.2 سناریوهای کاربردی متداولنشانگرهای وضعیت دو رنگ:
• در الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی و داشبورد خودرو برای نشان دادن وضعیت‌های مختلف سیستم استفاده می‌شود (مثلاً روشن=سبز، آماده به کار=زرد، خطا=متناوب).نور پس‌زمینه برای نمادها/آیکون‌ها:
• روشنایی دکمه‌ها یا نمایشگرهای چندمنظوره که رنگ عملکرد را نشان می‌دهد.نورپردازی تزئینی:

در دستگاه‌های فشرده که فضای کافی برای چندین LED تک رنگ محدود است.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده کلیدی این قطعه، ادغام دو ماده نیمه‌هادی شیمیایی مجزا (InGaN و AlInGaP) در یک بسته است. این امر جدایی رنگ واضحی بین سبز و زرد فراهم می‌کند که دستیابی به آن با یک LED دو رنگ تبدیل شده با فسفر واحد می‌تواند دشوارتر باشد. کنترل مستقل هر چیپ، انعطاف‌پذیری طراحی را ارائه می‌دهد که در یک LED دو رنگ پیش‌مخلوط با آند/کاتد مشترک در دسترس نیست. بسته‌بندی EIA سازگاری گسترده‌ای با طرح‌های پایه صنعتی تضمین می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

10.1 آیا می‌توانم هر دو چیپ سبز و زرد را همزمان با جریان نامی کامل به کار بگیرم؟

بله، اما باید کل اتلاف توان را در نظر بگیرید. اگر هر دو چیپ با حداکثر جریان DC خود به کار گرفته شوند (سبز 20mA در ~3.3V = 66mW، زرد 30mA در ~2.0V = 60mW)، توان ترکیبی حدود 126mW است. این از رتبه‌های Pd فردی (76mW، 75mW) و احتمالاً رتبه کل بسته فراتر می‌رود. برای عملیات پیوسته همزمان، توصیه می‌شود جریان‌ها کاهش رتبه داده شوند تا کل اتلاف در محدوده ایمن باقی بماند، به ویژه در دمای محیط بالا.

10.2 چرا ولتاژ مستقیم دو رنگ متفاوت است؟

ولتاژ مستقیم یک ویژگی اساسی از انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی است. InGaN (سبز) گاف نواری وسیع‌تری (~2.4 eV برای 525nm) نسبت به AlInGaP (زرد، ~2.1 eV برای 589nm) دارد. یک گاف نواری وسیع‌تر نیاز به انرژی بیشتری برای عبور الکترون‌ها دارد که در همان جریان به صورت ولتاژ مستقیم بالاتر ظاهر می‌شود.

10.3 چگونه کد دسته‌بندی (بین) در شماره قطعه را تفسیر کنم؟

کد دسته برای شدت نور در شماره قطعه پایه LTST-C195TGKSKT جاسازی نشده است. دسته شدت خاص (مثلاً R برای سبز، Q برای زرد) معمولاً روی برچسب قرقره یا در مستندات سفارش نشان داده می‌شود. شما باید با تامین‌کننده مشورت کنید تا دسته مورد نظر برای سفارش خود را مشخص و تأیید کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملیسناریو:

طراحی یک نشانگر دو وضعیتی برای یک دستگاه با تغذیه USB 5 ولت. سبز نشان‌دهنده "فعال"، زرد نشان‌دهنده "در حال شارژ" است.

1. مراحل طراحی:انتخاب جریان عملیاتی:_FI
2. = 20mA را برای هر دو رنگ برای روشنایی خوب و طول عمر انتخاب کنید.
   • محاسبه مقاومت‌های محدودکننده جریان:_Fبرای سبز (استفاده از حداکثر V_{= 3.5V): R}سبز
   • = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75Ω. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 75Ω یا 82Ω)._Fبرای زرد (استفاده از حداکثر V_{= 2.4V): R}زرد
3. = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. از 130Ω یا 120Ω استفاده کنید.رتبه توان برای مقاومت‌ها:²P = I_{R. P}سبز
4. = (0.02^2)*75 = 0.03W. یک مقاومت استاندارد 1/10W (0.1W) کافی است.درایو میکروکنترلر:
5. پایه‌های کاتد (از طریق مقاومت‌ها) را به پایه‌های GPIO یک میکروکنترلر پیکربندی شده به صورت درین باز/منبع باز متصل کنید. پایین آوردن سطح پایه، LED را روشن می‌کند. اطمینان حاصل کنید که GPIO میکروکنترلر می‌تواند جریان 20mA را سینک/سورس کند.طرح PCB:

از ابعاد پایه لحیم توصیه شده از دیتاشیت پیروی کنید. اطمینان از فاصله کافی بین پایه‌ها. LED را دور از منابع حرارتی اصلی قرار دهید.

12. اصل کارکرد

انتشار نور در یک LED بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. طول موج (رنگ) نور منتشر شده توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. مواد InGaN برای طول موج‌های کوتاه‌تر (آبی، سبز) استفاده می‌شوند، در حالی که مواد AlInGaP برای طول موج‌های بلندتر (قرمز، نارنجی، زرد) استفاده می‌شوند. لنز اپوکسی شفاف (واتر کلیر) چیپ را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی ارائه می‌دهد و پرتو خروجی نور را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

• توسعه LEDهای SMD مانند این مورد، توسط روندهای کوچک‌سازی، بازدهی بالاتر و یکپارچه‌سازی بیشتر هدایت می‌شود. جهت‌های آینده ممکن است شامل موارد زیر باشد:افزایش بازده:
• بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسی و طراحی چیپ، بازده نوری بالاتری (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی) به دست می‌دهد.تنظیم رنگ:
• پیشرفت‌ها در فناوری فسفر و طراحی‌های چند چیپی، نقاط رنگ دقیق‌تر و پایدارتری را ممکن می‌سازند، از جمله نور سفید قابل تنظیم.مدیریت حرارتی بهبود یافته:
• مواد و ساختارهای بسته‌بندی جدید برای اتلاف بهتر گرما، که امکان جریان درایو بالاتر و حفظ عملکرد در دمای بالا را فراهم می‌کند.یکپارچه‌سازی هوشمند: