دیتاشیت کامل LED دو رنگ SMD مدل LTST-C295TBKFKT-5A - ابعاد بسته‌بندی - آبی 3.2 ولت / نارنجی 2.3 ولت - ارتفاع 0.55 میلی‌متر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات فنی کامل برای LTST-C295TBKFKT-5A، یک قطعه LED دو رنگ و سطح‌نصب را ارائه می‌دهد. این قطعه دو چیپ LED مجزا را در یک بسته‌بندی فوق‌نازک یکپارچه کرده است: یک چیپ آبی‌تاب از جنس InGaN و یک چیپ نارنجی‌تاب از جنس AlInGaP. این طراحی راه‌حل‌هایی فشرده برای نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه و کاربردهای چندسیگنالی که فضا در آنها محدود است، فراهم می‌کند. محصول برای سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار و لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز استاندارد طراحی شده و برای محیط‌های تولید انبوه مناسب است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت اصلی این قطعه، قابلیت دو رنگ بودن آن در پروفایلی فوق‌نازک به ارتفاع 0.55 میلی‌متر است. این امر امکان سیگنال‌دهی بصری پیچیده (مانند نشان دادن وضعیت‌های مختلف با رنگ‌های متفاوت) را بدون اشغال فضای اضافی روی PCB فراهم می‌کند. استفاده از مواد نیمه‌هادی فوق‌پرنور InGaN و AlInGaP، شدت نور بالا را تضمین می‌کند. این قطعه مطابق با RoHS است و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود. بازارهای هدف اصلی آن شامل الکترونیک مصرفی، تجهیزات اتوماسیون اداری، دستگاه‌های ارتباطی و پنل‌های کنترل صنعتی است که در آنها نشانگر وضعیت چندحالته قابل اطمینان مورد نیاز است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. کارکرد LED در شرایطی که از این مقادیر فراتر رود توصیه نمی‌شود.

• توان اتلافی (Pd):آبی: 76 میلی‌وات، نارنجی: 75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند تحت شرایط DC و در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):آبی: 100 میلی‌آمپر، نارنجی: 80 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای مجاز است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مشخص می‌شود تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• جریان مستقیم DC (I_F):آبی: 20 میلی‌آمپر، نارنجی: 30 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم پیوسته توصیه شده برای کارکرد قابل اطمینان بلندمدت است.
• آستانه تخلیه الکترواستاتیک (ESD) (HBM):آبی: 300 ولت، نارنجی: 1000 ولت. رتبه‌بندی مدل بدن انسان، حساسیت LED به الکتریسیته ساکن را نشان می‌دهد. چیپ آبی حساستر است و نیاز به اقدامات احتیاطی سخت‌گیرانه‌تری در برابر ESD دارد.
• محدوده‌های دمایی:کارکرد: 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد؛ ذخیره‌سازی: 30- تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری مادون‌قرمز:مقاوم در برابر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه، که استاندارد فرآیندهای ریفلو بدون سرب (Pb-free) است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمولی و حداکثر/حداقل هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازه‌گیری شده‌اند (Ta=25°C, I_F=5mA مگر اینکه خلاف آن ذکر شود).

• شدت نور (I_V):برای هر دو رنگ، حداقل شدت نور 18.0 میلی‌کاندلا و حداکثر آن 45.0 میلی‌کاندلا در جریان 5mA است. مقدار معمولی مشخص نشده و در محدوده حداقل/حداکثر قرار دارد.
• زاویه دید (2θ_1/2):یک زاویه دید وسیع معمولی 130 درجه برای هر دو رنگ، که الگوی تابش گسترده‌ای مناسب برای بسیاری از کاربردهای نشانگر فراهم می‌کند.
• طول موج تابش پیک (λ_P):آبی: 468 نانومتر (معمولی)، نارنجی: 611 نانومتر (معمولی). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی در بالاترین حد خود است.
• طول موج غالب (λ_d):آبی: 470 نانومتر (معمولی)، نارنجی: 605 نانومتر (معمولی). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و نقطه رنگ را در نمودار رنگ‌سنجی CIE تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):آبی: 20 نانومتر (معمولی)، نارنجی: 17 نانومتر (معمولی). این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور تابش‌شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):آبی: 3.2 ولت (حداکثر در 5mA)، نارنجی: 2.3 ولت (حداکثر در 5mA). این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار است که ولتاژ درایو مورد نیاز و مقدار مقاومت سری را تعیین می‌کند.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) برای هر دو رنگ در V_R= 5 ولت. این قطعه برای کار در بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای مشخص‌سازی نشتی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

شدت نور LEDها برای اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولیدی، در سطوح (باین) دسته‌بندی می‌شود. باینینگ برای چیپ‌های آبی و نارنجی یکسان است.

• کد باین M:محدوده شدت نور از 18.0 میلی‌کاندلا تا 28.0 میلی‌کاندلا در جریان 5mA.
• کد باین N:محدوده شدت نور از 28.0 میلی‌کاندلا تا 45.0 میلی‌کاندلا در جریان 5mA.
• تلرانس:هر باین شدت نور دارای تلرانس 15%± است. این بدان معناست که یک LED با برچسب باین M می‌تواند تا حداقل 15.3 میلی‌کاندلا یا حداکثر 32.2 میلی‌کاندلا اندازه‌گیری شود و همچنان در مشخصات باین M قرار گیرد، اگرچه معمولاً حول محدوده 28-18 میلی‌کاندلا متمرکز خواهد بود.

این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطوح روشنایی قابل پیش‌بینی انتخاب کنند. برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند، مشخص کردن یک کد باین واحد ضروری است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت (صفحات 7-6) ارجاع داده شده‌اند، روابط معمولی را می‌توان بر اساس فیزیک استاندارد LED و پارامترهای ارائه‌شده توصیف کرد.

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

مشخصه I-V نمایی است. برای LED آبی، ولتاژ مستقیم به دلیل گاف انرژی وسیع‌تر سیستم ماده InGaN، بالاتر است (~3.2 ولت حداکثر). LED نارنجی AlInGaP ولتاژ مستقیم کمتری دارد (~2.3 ولت حداکثر). ولتاژ با افزایش دمای اتصال برای یک جریان معین، اندکی افزایش خواهد یافت.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده کارکرد توصیه شده (تا I_F=30/20 میلی‌آمپر) است. درایو کردن LED بالاتر از حداکثر جریان DC مطلق آن، باعث اشباع غیرخطی و تخریب تسریع‌شده به دلیل گرمای بیش از حد خواهد شد.

4.3 وابستگی دمایی

عملکرد LED به دما حساس است. با افزایش دمای اتصال، شدت نور معمولاً کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم برای یک جریان معین نیز برای اکثر مواد LED اندکی کاهش می‌یابد. کارکرد در محدوده دمایی مشخص‌شده (20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد) برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان مشخص‌شده بسیار مهم است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی و تخصیص پایه‌ها

LED در یک بسته‌بندی SMD استاندارد صنعتی قرار دارد. نقشه ابعاد دقیق در دیتاشیت ارائه شده است. ویژگی‌های کلیدی شامل ارتفاع کلی 0.55 میلی‌متر است که آن را برای کاربردهای بسیار نازک مناسب می‌سازد. تخصیص پایه‌ها به شرح زیر است: پایه‌های 1 و 3 برای آند/کاتد چیپ آبی (InGaN) و پایه‌های 2 و 4 برای آند/کاتد چیپ نارنجی (AlInGaP) هستند. تعیین آند/کاتد خاص برای هر جفت باید از روی نشانه‌گذاری بسته یا نمودار جای‌پا تعیین شود.

5.2 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک الگوی لند پیشنهادی (ابعاد پد لحیم‌کاری) ارائه شده است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم، پایداری مکانیکی و تخلیه حرارتی در حین ریفلو تضمین شود. پیروی از این دستورالعمل به جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" (ایستادن قطعه روی یک سر) و اطمینان از اتصال الکتریکی قابل اطمینان کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفایل ریفلو مادون‌قرمز پیشنهادی برای فرآیندهای بدون سرب گنجانده شده است. پارامترهای کلیدی شامل مرحله پیش‌گرم (150-200 درجه سانتی‌گراد، حداکثر 120 ثانیه)، دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد و زمان بالای 260 درجه سانتی‌گراد محدود به حداکثر 10 ثانیه است. این پروفایل بر اساس استانداردهای JEDEC است تا یکپارچگی بسته‌بندی تضمین شود. LED می‌تواند حداکثر دو بار این فرآیند ریفلو را تحمل کند.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم لحیم‌کاری دستی، دمای هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان لحیم‌کاری برای هر پایه باید به حداکثر 3 ثانیه محدود شود. لحیم‌کاری دستی باید فقط یک بار انجام شود.

6.3 ذخیره‌سازی و جابجایی

اقدامات احتیاطی ESD:چیپ آبی به ESD حساس است (300 ولت HBM). اقدامات ضد استاتیک مناسب (مچ‌بند، میزکار زمین‌شده) در حین جابجایی اجباری است.
حساسیت رطوبتی:LEDها در کیسه‌های ضد رطوبت مهر و موم شده با ماده خشک‌کن، در صورت ذخیره در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90%، یک سال ماندگاری دارند. پس از باز کردن کیسه، قطعات باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% ذخیره شده و در عرض یک هفته استفاده شوند. در صورت ذخیره طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 20 ساعت قبل از لحیم‌کاری توصیه می‌شود تا رطوبت جذب‌شده حذف و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.4 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص‌شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها در بسته‌بندی نوار و قرقره عرضه می‌شوند که با ماشین‌های Pick-and-Place خودکار سازگار است.

• اندازه قرقره:قرقره با قطر 7 اینچ.
• تعداد در هر قرقره:4000 قطعه.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
• مشخصات نوار:نوار حامل 8 میلی‌متر عرض دارد. جیب‌های خالی با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است.
• کیفیت:حداکثر تعداد مجاز قطعات مفقود متوالی در نوار، دو عدد است.

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 سناریوهای کاربرد معمول

• نشانگرهای وضعیت:قابلیت دو رنگ اجازه نشان دادن چندین وضعیت را می‌دهد (مثلاً آبی=آماده به کار، نارنجی=فعال، هر دو=هشدار/خطا).
• نور پس‌زمینه برای صفحه کلید یا آیکون‌ها:می‌تواند نور پس‌زمینه کدگذاری شده با رنگ فراهم کند.
• الکترونیک مصرفی:نشانگرهای برق، اتصال یا وضعیت باتری در تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها، روترها و تجهیزات صوتی.
• پنل‌های کنترل صنعتی:نشانگرهای وضعیت ماشین، حالت عملیاتی یا هشدار.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای هر چیپ LED استفاده کنید تا جریان مستقیم را به یک مقدار ایمن محدود کند (≤20mA برای آبی، ≤30mA برای نارنجی تحت کارکرد DC). مقدار مقاومت به صورت R = (V_منبع- V_F) / I_F.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد، به ویژه اگر در نزدیکی حداکثر جریان درایو می‌کنید، تا گرما را دفع کرده و دمای اتصال را در محدوده مجاز نگه دارید.
• محافظت ESD:در صورت وجود خطر ESD در محیط مونتاژ یا سناریوی استفاده نهایی، دیودهای محافظ ESD را روی خطوط سیگنال متصل به پایه‌های LED قرار دهید.
• طراحی نوری:زاویه دید وسیع 130 درجه، دید خوب خارج از محور را فراهم می‌کند. برای نور هدایت‌شده، ممکن است لنزهای خارجی یا راهنماهای نور لازم باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

عوامل تمایز کلیدی این قطعه،عملکرد دو رنگ آن در یک بسته‌بندی فوق‌نازک 0.55 میلی‌متریاست. در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه، این امر فضای قابل توجهی از PCB را صرفه‌جویی کرده و مونتاژ را ساده می‌کند. ترکیب فناوری‌های InGaN (آبی) و AlInGaP (نارنجی)، بازده و روشنایی بالایی برای هر دو رنگ فراهم می‌کند. سازگاری محصول با فرآیندهای استاندارد SMT و ریفلو بدون سرب، آن را به یک راه‌حل جایگزین آسان برای تولید الکترونیک مدرن تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: آیا می‌توانم هر دو LED آبی و نارنجی را همزمان در حداکثر جریان DC خود درایو کنم؟
پاسخ 1: خیر. رتبه‌بندی‌های اتلاف توان (76mW آبی، 75mW نارنجی) و طراحی حرارتی بسته‌بندی باید در نظر گرفته شود. درایو همزمان هر دو چیپ در جریان DC کامل، احتمالاً از ظرفیت حرارتی کل بسته فراتر می‌رود مگر اینکه خنک‌کنندگی استثنایی فراهم شود. توصیه می‌شود منحنی‌های کاهش رتبه حرارتی مشورت شود یا برای استفاده همزمان در جریان‌های پایین‌تر کار کرد.

سوال 2: چرا رتبه ESD برای چیپ آبی (300 ولت) کمتر از چیپ نارنجی (1000 ولت) است؟
پاسخ 2: این به دلیل خواص ذاتی ماده و ساختار اتصال نیمه‌هادی InGaN مورد استفاده برای تابش آبی است. این ماده به طور کلی در برابر آسیب تخلیه الکترواستاتیک حساستر از ماده AlInGaP مورد استفاده برای تابش نارنجی/قرمز است. این امر نیاز به مراقبت ویژه در هنگام جابجایی کانال آبی را ضروری می‌سازد.

سوال 3: چگونه کد باین را برای سفارش تفسیر کنم؟
پاسخ 3: در صورت ارائه انتخاب باین توسط تامین‌کننده، "LTST-C295TBKFKT-5A" را همراه با کد باین شدت نور مورد نظر (مثلاً "N" برای روشنایی بالاتر) برای هر رنگ مشخص کنید. برای یکنواختی روشنایی در طول یک خط تولید، مشخص کردن یک باین واحد حیاتی است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک نشانگر وضعیت دوگانه برق برای روتر
**هدف:** استفاده از یک LED برای نشان دادن برق (نارنجی) و اتصال اینترنت (آبی).
**طراحی:** LED روی پنل جلوی روتر قرار می‌گیرد. میکروکنترلر (MCU) دو پایه GPIO دارد که هر کدام از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به یک کانال LED متصل شده‌اند.
**محاسبات:** برای منبع تغذیه 5 ولت:
- مقاومت نارنجی: R_نارنجی= (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 Ω (از مقدار استاندارد 130 Ω یا 150 Ω استفاده کنید). توان: P = I²R = (0.02)²*150 = 0.06W.
- مقاومت آبی: R_آبی= (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 Ω (از مقدار استاندارد 91 Ω استفاده کنید). توان: P = (0.02)²*91 = 0.0364W.
**عملکرد:** MCU پایه نارنجی را برای نور ثابت هنگام روشن بودن درایو می‌کند. پایه آبی را هنگام فعال بودن اتصال اینترنت به صورت چشمک‌زن درایو می‌کند. هر دو هرگز به طور همزمان و پیوسته در جریان کامل برای مدت طولانی درایو نمی‌شوند تا بار حرارتی مدیریت شود.

12. معرفی اصل فناوری

این LED از دو سیستم ماده نیمه‌هادی متفاوت استفاده می‌کند:
InGaN (ایندیم گالیم نیترید):برای تابنده آبی استفاده می‌شود. با تنظیم نسبت ایندیم به گالیم در آلیاژ، انرژی گاف نواری قابل تنظیم است که مستقیماً طول موج نور تابش‌شده را تعیین می‌کند. InGaN به دلیل بازده و روشنایی بالا در طیف آبی تا سبز شناخته شده است.
AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید):برای تابنده نارنجی استفاده می‌شود. این سیستم ماده برای تولید نور در طول‌موج‌های کهربایی، نارنجی، قرمز و زرد بسیار کارآمد است. ترکیب خاص، طول موج غالب را تعیین می‌کند.
در هر دو مورد، نور از طریق فرآیند الکترولومینسانس تابش می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. رنگ نور توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود.

13. روندهای توسعه فناوری

روند در LEDهای SMD مانند این، همچنان به سمت موارد زیر ادامه دارد:
بازده بالاتر (lm/W):بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسیال، طراحی چیپ و بازده استخراج بسته‌بندی، منجر به خروجی نور بیشتر برای همان توان ورودی الکتریکی می‌شود.
مینیاتوری‌سازی:بسته‌بندی‌ها همچنان از نظر جای‌پا و ارتفاع (مانند پروفایل 0.55 میلی‌متری اینجا) کوچک‌تر می‌شوند تا محصولات نهایی نازک‌تری را ممکن سازند.
ادغام چند چیپ و RGB:فراتر از دو رنگ، بسته‌بندی‌هایی که چیپ‌های قرمز، سبز و آبی (RGB) یا حتی چیپ‌های سفید + رنگی را یکپارچه می‌کنند، برای قابلیت برنامه‌ریزی تمام‌رنگ رایج می‌شوند.
قابلیت اطمینان و عملکرد حرارتی بهبودیافته:پیشرفت در مواد (مانند پلاستیک‌های دمابالا، چسب‌کاری پیشرفته تراشه)، توانایی تحمل دمای ریفلو بالاتر و شرایط کارکرد را افزایش می‌دهد.
بسته‌بندی هوشمند:برخی LEDها اکنون مدارهای مجتمع (IC) را برای کنترل درایور یا ارتباط (مانند LEDهای RGB آدرس‌پذیر) در خود جای داده‌اند، اگرچه این قطعه خاص یک LED استاندارد و بدون درایور است.