دیتاشیت SMD LED مدل LTST-S225KGKSKT-NU - دو رنگ (سبز/زرد) - 25mA - 60mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک LED دو رنگ SMD با دید جانبی (Surface Mount Device) را شرح می‌دهد. این قطعه دو چیپ LED مجزا را در یک پکیج واحد ادغام کرده است: یکی در طیف سبز و دیگری در طیف زرد نور ساطع می‌کند. این پیکربندی برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند چراغ‌های وضعیت چند حالته فشرده یا نور پس‌زمینه در مجموعه‌های الکترونیکی با محدودیت فضا هستند.

مزایای اصلی این قطعه شامل خروجی فوق‌العاده روشن با استفاده از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)، سازگاری با سیستم‌های مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place و مناسب بودن برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز (IR) با حجم بالا است. این محصول مطابق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) می‌باشد.

بازار هدف طیف گسترده‌ای از الکترونیک مصرفی و صنعتی را شامل می‌شود، از جمله اما نه محدود به تجهیزات مخابراتی (تلفن‌های بی‌سیم/سلولی)، دستگاه‌های محاسباتی قابل حمل (لپ‌تاپ)، سخت‌افزار شبکه، لوازم خانگی و تابلوها یا پنل‌های نمایش داخلی که نیازمند نشانگر دو رنگ قابل اعتماد هستند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

تمامی رتبه‌بندی‌ها در دمای محیط (Ta) برابر با 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند. تجاوز از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• توان تلف شده (Pd):60 میلی‌وات برای هر چیپ رنگی.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):40 میلی‌آمپر، تحت شرایط پالسی مجاز است (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25 میلی‌آمپر DC.
• محدوده دمای کاری:30- درجه تا 85+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری:40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر پروفیل‌های ریفلو IR با دمای پیک 260 درجه سلسیوس برای حداکثر 10 ثانیه (فرآیند بدون سرب).

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

اندازه‌گیری شده در Ta=25°C با I_F= 20mA، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):
  • چیپ سبز:حداقل 22.5 میلی‌کاندلا، مقدار معمول مشخص نشده، حداکثر 57.0 میلی‌کاندلا.
  • چیپ زرد:حداقل 45.0 میلی‌کاندلا، مقدار معمول مشخص نشده، حداکثر 112.0 میلی‌کاندلا.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً 130 درجه. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار محوری خود کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده مخروط دید بسیار وسیع و مناسب برای کاربردهای ساطع‌کننده جانبی است.
• طول موج پیک (λ_P):
  • سبز:معمولاً 573.0 نانومتر.
  • زرد:معمولاً 591.0 نانومتر.
• طول موج غالب (λ_d):طول موج منفردی که توسط چشم انسان درک می‌شود.
  • سبز:محدوده از 567.5 نانومتر (حداقل) تا 576.5 نانومتر (حداکثر).
  • زرد:محدوده از 585.5 نانومتر (حداقل) تا 591.5 نانومتر (حداکثر).
• پهنای باند طیفی (Δλ):معمولاً 15.0 نانومتر (عرض کامل در نصف بیشینه) برای هر دو رنگ.
• ولتاژ مستقیم (V_F):
  • سبز و زرد:محدوده از 1.7 ولت (حداقل) تا 2.4 ولت (حداکثر) در 20 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) برابر 5 ولت. توجه: دستگاه برای کار تحت بایاس معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است.

نکات مهم:شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری می‌شود. دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است؛ رعایت روش‌های صحیح کنترل ESD (مچ‌بندهای اتصال به زمین، تجهیزات گراند شده) الزامی است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌هایی (باین) مرتب می‌شوند. این دستگاه از دو معیار باینینگ برای هر رنگ استفاده می‌کند.

3.1 باینینگ شدت نور (روشنایی)

• چیپ سبز:
  • کد باین N:22.5 میلی‌کاندلا تا 35.5 میلی‌کاندلا.
  • کد باین P:35.5 میلی‌کاندلا تا 57.0 میلی‌کاندلا.
• چیپ زرد:
  • کد باین P:45.0 میلی‌کاندلا تا 71.0 میلی‌کاندلا.
  • کد باین Q:71.0 میلی‌کاندلا تا 112.0 میلی‌کاندلا.
• تلرانس درون هر باین شدت نور ±15% است.

3.2 باینینگ رنگ (طول موج غالب)

• چیپ سبز:
  • کد باین C:567.5 نانومتر تا 570.5 نانومتر.
  • کد باین D:570.5 نانومتر تا 573.5 نانومتر.
  • کد باین E:573.5 نانومتر تا 576.5 نانومتر.
• چیپ زرد:
  • کد باین J:585.5 نانومتر تا 588.5 نانومتر.
  • کد باین K:588.5 نانومتر تا 591.5 نانومتر.
• تلرانس درون هر باین طول موج ±1 نانومتر است.

طراحان باید هنگام سفارش، کدهای باین مورد نیاز خود را مشخص کنند تا عملکرد بصری مطلوب در کاربردشان تضمین شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1 برای اندازه‌گیری طیفی، شکل 5 برای زاویه دید)، رفتارهای معمول زیر را می‌توان از داده‌های ارائه شده استنباط کرد:

• مشخصه I-V (جریان-ولتاژ):محدوده ولتاژ مستقیم (V_F) از 1.7 ولت تا 2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر، مشخصه فناوری AlInGaP است. V_Fدارای ضریب دمایی منفی خواهد بود و با افزایش دمای اتصال کمی کاهش می‌یابد.
• شدت نور در مقابل جریان:خروجی نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم در محدوده کاری مشخص شده است. راه‌اندازی LED بالاتر از 20 میلی‌آمپر روشنایی را افزایش می‌دهد اما همچنین توان تلف شده و دمای اتصال را افزایش می‌دهد که ممکن است بر طول عمر و طول موج تأثیر بگذارد.
• وابستگی دمایی:مانند همه LEDها، شدت نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. سیستم ماده AlInGaP به طور کلی از برخی جایگزین‌های دیگر پایدارتر از نظر دمایی است، اما مدیریت حرارتی هنوز برای حفظ روشنایی ثابت مهم است.
• توزیع طیفی:پهنای باند طیفی معمول 15 نانومتر نشان‌دهنده خروجی رنگی نسبتاً خالص و اشباع شده برای هر دو چیپ سبز و زرد است که برای تفکیک رنگ واضح مفید است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد دستگاه و پین‌اوت

این LED مطابق با فوت‌پرینت استاندارد بسته‌بندی EIA است. تلرانس‌های ابعادی کلیدی ±0.1 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• تخصیص پین:
  • پین‌های 1 و 2 بهچیپ AlInGaP زرداختصاص داده شده‌اند.
  • پین‌های 3 و 4 بهچیپ AlInGaP سبزاختصاص داده شده‌اند.
• لنز:شفاف (Water Clear)، که اجازه می‌دهد رنگ واقعی چیپ قابل مشاهده باشد.

5.2 الگوی پیشنهادی پد PCB

دیتاشیت شامل یک طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری برای اطمینان از تراز مکانیکی صحیح و تشکیل اتصال لحیم مناسب در حین ریفلو است. رعایت این الگو برای دستیابی به اتصال الکتریکی قابل اعتماد و اتلاف حرارت بهینه از پکیج LED به برد مدار چاپی حیاتی است.

5.3 شناسایی قطبیت

به عنوان یک دیود، هر چیپ درون پکیج به قطبیت حساس است. باید به جدول تخصیص پین مراجعه کرد تا آند و کاتد برای هر رنگ به درستی متصل شوند. قطبیت نادرست مانع روشن شدن LED می‌شود و اعمال ولتاژ معکوس بیش از 5 ولت ممکن است به دستگاه آسیب برساند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو (بدون سرب)

• دمای پیش‌گرم:150 درجه تا 200 درجه سلسیوس.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک بدنه:حداکثر 260 درجه سلسیوس.
• زمان بالای 260 درجه سلسیوس:حداکثر 10 ثانیه.
• تعداد پاس‌های ریفلو:حداکثر دو بار.

توجه:پروفیل‌های دمایی واقعی باید برای طراحی PCB خاص، خمیر لحیم و فر مورد استفاده مشخص شوند.

6.2 لحیم‌کاری دستی (در صورت لزوم)

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سلسیوس.
• زمان تماس:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.
• تعداد دفعات تلاش برای لحیم‌کاری:فقط یک بار. حرارت بیش از حد می‌تواند به پکیج پلاستیکی و دی نیمه‌هادی آسیب برساند.

6.3 تمیزکاری

اگر پس از لحیم‌کاری نیاز به تمیزکاری است، فقط از حلال‌های مشخص شده استفاده کنید تا از آسیب به مواد پکیج جلوگیری شود. روش‌های قابل قبول شامل غوطه‌وری در اتانول یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق برای کمتر از یک دقیقه است.

6.4 نگهداری و جابجایی

• حساسیت ESD:دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. از کنترل‌های ESD مناسب استفاده کنید.
• سطح حساسیت رطوبت (MSL):MSL 3. پس از باز شدن کیسه اصلی ممانعت از رطوبت، قطعات باید در عرض یک هفته تحت شرایط محیطی حداکثر 30 درجه سلسیوس/60% رطوبت نسبی، تحت ریفلو IR قرار گیرند.
• نگهداری بلندمدت (کیسه باز شده):برای نگهداری بیش از یک هفته، در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در جو نیتروژن نگهداری کنید. قطعاتی که بیش از یک هفته خارج از کیسه نگهداری شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت دارند.

7. بسته‌بندی و سفارش‌دهی

دستگاه به صورت نوار و قرقره (Tape-and-Reel) عرضه می‌شود که با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک سازگار است.

• عرض نوار:8 میلی‌متر.
• قطر قرقره:7 اینچ.
• تعداد در هر قرقره:4000 قطعه.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
• استاندارد بسته‌بندی:مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481. جیب‌های خالی در نوار با نوار پوششی (Cover Tape) مهر و موم شده‌اند.

شماره قطعه کاملLTST-S225KGKSKT-NUبرای سفارش باید استفاده شود، همراه با هرگونه نیاز خاص کد باین برای شدت نور و طول موج غالب.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• نشانگرهای وضعیت:قابلیت دو رنگ اجازه چندین حالت را می‌دهد (مثلاً سبز=روشن/آماده، زرد=آماده‌به‌کار/هشدار، هر دو=حالت ویژه).
• نور پس‌زمینه کی‌پد/کیبورد:پروفیل ساطع‌کننده جانبی برای نورپردازی لبه پنل‌های نازک یا ممبران ایده‌آل است.
• الکترونیک مصرفی:چراغ‌های وضعیت برق، اتصال یا عملکرد در تلفن‌ها، روترها، لوازم خانگی.
• نشانگرهای پنل صنعتی:وضعیت تجهیزات، شرایط خطا.
• روشنایی نمادین:روشن کردن آیکون‌ها یا نمادهای کوچک روی پنل‌های کنترل.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان (یا درایور جریان ثابت) برای هر چیپ رنگی استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (V_cc)، جریان مستقیم مورد نظر (I_F, حداکثر 25mA DC) و ولتاژ مستقیم LED (V_F) محاسبه کنید. برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت استفاده کنید. فرمول: R = (V_cc- V_F) / I_F.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان تلف شده کم است، اما اطمینان از یک مسیر حرارتی خوب از پدهای LED به مس PCB به حفظ خروجی نور پایدار و قابلیت اطمینان بلندمدت کمک می‌کند، به ویژه در دمای محیط بالا یا هنگام راه‌اندازی در حداکثر جریان.
• طراحی نوری:زاویه دید 130 درجه دید وسیعی فراهم می‌کند. در صورت نیاز به الگوی پرتو خاص یا ظاهر نرم‌شده، استفاده از لوله‌های نوری یا دیفیوزرها را در نظر بگیرید.

9. مقایسه و تمایز فنی

این LED دو رنگ مزایای خاصی در کلاس خود ارائه می‌دهد:

• در مقابل دو LED مجزا:فضای قابل توجهی از PCB را ذخیره می‌کند و تعداد قطعات را کاهش می‌دهد، مونتاژ و لیست مواد (BOM) را ساده می‌کند.
• فناوری AlInGaP:در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP استاندارد (گالیم فسفید) برای رنگ‌های سبز/زرد، بازده نوری بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر و یکنواخت‌تر می‌شود.
• پکیج دید جانبی:جهت انتشار اولیه موازی با PCB است که برای کاربردهایی که نور باید در سطحی هدایت شود (مثلاً نورپردازی لبه) به جای عمود بر آن، بهینه است.
• روکش قلع:قابلیت لحیم‌کاری خوبی ارائه می‌دهد و با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب سازگار است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: آیا می‌توانم هر دو چیپ سبز و زرد را همزمان در 25 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 1: بله، اما باید کل توان تلف شده روی پکیج را در نظر بگیرید. با هر دو چیپ در 25 میلی‌آمپر و V_Fمعمول حدود 2.0 ولت، هر کدام حدود 50 میلی‌وات تلف می‌کنند که در مجموع حدود 100 میلی‌وات می‌شود. این از حداکثر مقدار مجاز مطلق 60 میلی‌وات برای هر چیپ تجاوز می‌کند. برای کار همزمان پیوسته، باید جریان هر چیپ را کاهش دهید تا توان تلف شده فردی و ترکیبی در محدوده ایمن باقی بماند.

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

پاسخ 2: طول موج پیک (λ_P) طول موج در بالاترین نقطه منحنی خروجی طیفی LED است. طول موج غالب (λ_d) طول موج منفرد نور تک‌رنگی است که برای چشم انسان همان رنگ را دارد. λ_dبرای مشخص‌سازی رنگ در کاربردهای بصری مرتبط‌تر است.

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

پاسخ 3: شما باید دو کد باین برای هر رنگ مشخص کنید: یکی برای شدت نور (مثلاً P برای سبز) و یکی برای طول موج غالب (مثلاً D برای سبز). این اطمینان می‌دهد که LEDهایی با روشنایی و رنگ در محدوده باریک مورد نظرتان دریافت می‌کنید. به لیست کدهای باین در بخش 3 این سند مراجعه کنید.

سوال 4: آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

پاسخ 4: برای اکثر کاربردهایی که در شرایط محیطی معمول در جریان 20 میلی‌آمپر یا کمتر برای هر چیپ کار می‌کنند، مس PCB خود برای اتلاف حرارت کافی است. برای محیط‌های با دمای محیط بالا یا کار پیوسته در حداکثر 25 میلی‌آمپر، تقویت تخلیه حرارتی روی PCB (با استفاده از پدهای مسی بزرگ‌تر یا وایاهای حرارتی) توصیه می‌شود.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت دوگانه برای یک روتر شبکه. سبز نشان‌دهنده "اتصال اینترنت"، زرد نشان‌دهنده "انتقال داده" و خاموش بودن هر دو نشان‌دهنده "بدون اتصال" است.

پیاده‌سازی:

1. طراحی مدار:از دو پین GPIO از میکروکنترلر روتر استفاده کنید. هر پین یک چیپ رنگی را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه راه‌اندازی می‌کند. مقدار مقاومت را برای منبع تغذیه 3.3 ولت، جریان هدف I_F=15 میلی‌آمپر (برای طول عمر بیشتر و حرارت کمتر) و با استفاده از حداکثر V_F=2.4 ولت محاسبه کنید: R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 62 اهم).
2. چیدمان PCB:LED را نزدیک لبه برد قرار دهید. از الگوی پد پیشنهادی دیتاشیت پیروی کنید. پدهای کاتد (احتمالاً پین‌های 2 و 4) را از طریق مقاومت‌ها به GPIOهای میکروکنترلر متصل کنید و پدهای آند (احتمالاً پین‌های 1 و 3) را به ریل 3.3 ولت وصل کنید. یک پور مس کوچک در اطراف پدها برای بهبود جزئی حرارتی در نظر بگیرید.
3. نرم‌افزار:GPIOها را برای روشن/خاموش کردن سبز/زرد/هر دو طبق نیاز کنترل کنید.
4. نوری:می‌توان از یک لوله نوری کوچک و شفاف برای هدایت نور از LED ساطع‌کننده جانبی به برچسب پنل جلویی استفاده کرد.

12. معرفی اصول فناوری

این LED از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) که بر روی یک زیرلایه رشد داده شده است، استفاده می‌کند. 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. نسبت خاص آلومینیوم، ایندیم و گالیم در شبکه کریستالی، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - سبز (~573 نانومتر) و زرد (~591 نانومتر) در این دستگاه.

طراحی "دید جانبی" با نصب چیپ LED روی یک سطح عمودی درون پکیج یا با استفاده از یک بازتابنده/اپتیک برای هدایت خروجی نور اصلی به سمت جانبی حاصل می‌شود. لنز شفاف (Water Clear) جذب نور را به حداقل می‌رساند و اجازه می‌دهد رنگ و روشنایی واقعی چیپ درک شود.

13. روندهای صنعت

بازار LEDهای SMD همچنان به سمت موارد زیر در حال تکامل است:

• بازدهی بالاتر:بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسی و طراحی چیپ، لومن بیشتری در هر وات تولید می‌کند و مصرف برق را برای یک روشنایی مشخص کاهش می‌دهد.
• مینیاتوری‌سازی:پکیج‌ها در حال کوچک‌تر شدن هستند در حالی که خروجی نور را حفظ یا افزایش می‌دهند، که امکان قرارگیری متراکم‌تر و نامحسوس‌تر نشانگرها را فراهم می‌کند.
• ثبات رنگ بهبود یافته:تلرانس‌های باینینگ سخت‌گیرانه‌تر و فرآیندهای تولید پیشرفته، تغییرات کمتری در رنگ و روشنایی بین LEDهای منفرد را تضمین می‌کنند که برای کاربردهایی که از چندین واحد استفاده می‌کنند حیاتی است.
• قابلیت اطمینان افزایش یافته:بهبودها در مواد پکیج (ترکیبات قالب، لیدفریم) و فرآیندهای تولید منجر به طول عمر عملیاتی بیشتر و عملکرد بهتر تحت شرایط محیطی سخت (دما، رطوبت) می‌شود.
• ادغام:روند ترکیب چندین عملکرد (مانند این چیپ دو رنگ) یا ادغام الکترونیک کنترل (مانند درایور IC) درون پکیج LED همچنان طراحی محصول نهایی را ساده می‌کند.

این LED دو رنگ SMD نماینده یک قطعه بالغ و بهینه‌شده در این روندهای گسترده‌تر است که راه‌حلی قابل اعتماد برای نیازهای طراحی الکترونیک مدرن ارائه می‌دهد.