دیتاشیت فنی LED دو رنگ SMD مدل LTST-C295KGKSKT - ابعاد بسته‌بندی - سبز/زرد - 20mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک LED نصب سطحی دو رنگ را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه دو تراشه نیمه‌هادی مجزای AlInGaP را در یک بسته‌بندی فوق‌نازک یکپارچه کرده است که امکان انتشار نور سبز و زرد را فراهم می‌کند. این قطعه برای سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار و تکنیک‌های مدرن لحیم‌کاری بدون سرب طراحی شده است و آن را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این قطعه شامل اندازه فشرده، شدت نور بالا ناشی از فناوری پیشرفته AlInGaP و رعایت مقررات زیست‌محیطی است. این قطعه برای کاربردهای الکترونیک مصرفی، نشانگرهای صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و سیگنالینگ عمومی که نیازمند نشانگر دو رنگ قابل اعتماد در حداقل فضای اشغالی است، هدف‌گیری شده است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود. برای هر دو تراشه سبز و زرد:

• توان اتلافی (Pd):75 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که LED می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):80 میلی‌آمپر. این مقدار تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر DC. این حداکثر جریان توصیه شده برای کارکرد پیوسته است.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند پیوند نیمه‌هادی را خراب کند.
• دمای عملیاتی (T_opr):30- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. محدوده دمای محیط برای عملکرد قابل اعتماد.
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

اندازه‌گیری شده در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد و جریان I_F=20mA، این پارامترها عملکرد قطعه را تحت شرایط عملیاتی عریف تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_V):تراشه سبز حداقل 18.0 میلی‌کاندلا و حداکثر 112.0 میلی‌کاندلا دارد. تراشه زرد حداقل 28.0 میلی‌کاندلا و حداکثر 180.0 میلی‌کاندلا دارد. مقادیر معمول مشخص نشده است که نشان می‌دهد عملکرد توسط سیستم باینینگ تعریف می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه (معمول). این زاویه دید گسترده، LED را برای کاربردهایی که نیازمند دید از محدوده وسیعی از زوایا هستند، مناسب می‌سازد.
• طول موج پیک (λ_P):574 نانومتر (سبز، معمول) و 591 نانومتر (زرد، معمول). این طول موجی است که در آن توان نوری منتشر شده در بیشترین مقدار خود است.
• طول موج غالب (λ_d):571 نانومتر (سبز، معمول) و 589 نانومتر (زرد، معمول). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و نقطه رنگ را در نمودار رنگی CIE تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ):15 نانومتر (معمول) برای هر دو رنگ، که نشان‌دهنده انتشار رنگ نسبتاً خالص است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.0 ولت (معمول)، 2.4 ولت (حداکثر) در جریان 20mA. این ولتاژ پایین با منابع تغذیه رایج سطح منطقی سازگار است.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ V_R=5V.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌های مختلف (باین) دسته‌بندی می‌شوند. این قطعه از یک سیستم باینینگ شدت نور استفاده می‌کند.

3.1 باینینگ تراشه سبز

باین‌ها: M (18.0-28.0 mcd)، N (28.0-45.0 mcd)، P (45.0-71.0 mcd)، Q (71.0-112.0 mcd). هر باین دارای تلرانس +/-15% است.

3.2 باینینگ تراشه زرد

باین‌ها: N (28.0-45.0 mcd)، P (45.0-71.0 mcd)، Q (71.0-112.0 mcd)، R (112.0-180.0 mcd). هر باین دارای تلرانس +/-15% است.

طراحان هنگام سفارش باید کدهای باین مورد نیاز را مشخص کنند تا سطوح روشنایی مطلوب برای کاربردشان تضمین شود. باینینگ جداگانه طول موج/رنگ نشان داده نشده است که نشان‌دهنده کنترل دقیق بر طول موج غالب در حین تولید است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاصی ارجاع داده شده اما در متن ارائه شده به طور کامل جزئیات آن نیامده است، منحنی‌های معمول برای چنین قطعه‌ای شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم و جریان را نشان می‌دهد. منحنی دارای یک ولتاژ مشخصه \"زانو\" در حدود 2.0 ولت خواهد بود.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:یک رابطه نسبتاً خطی تا حداکثر جریان نامی، پس از آن بازده ممکن است به دلیل گرمایش کاهش یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور را با افزایش دمای پیوند نشان می‌دهد که یک عامل حیاتی برای مدیریت حرارتی در طراحی است.
• توزیع طیفی:نمودارهایی که توان نوری نسبی را در مقابل طول موج نشان می‌دهند، با پیک در λ_Pمشخص شده و عرضی که توسط Δλ تعریف می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

این قطعه دارای یک بسته‌بندی SMD استاندارد صنعتی است. نکات مکانیکی کلیدی شامل موارد زیر است:

• بسته‌بندی فوق‌العاده نازک با ارتفاع 0.55 میلی‌متر است.
• تمامی ابعاد از میلی‌متر به عنوان واحد اصلی استفاده می‌کنند، با تلرانس کلی ±0.10 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تخصیص پایه‌ها به این صورت است: LED سبز روی پایه‌های 1 و 3، LED زرد روی پایه‌های 2 و 4. این پیکربندی کاتد مشترک یا آند مشترک (به صراحت ذکر نشده اما معمول برای LEDهای دو رنگ) امکان کنترل مستقل هر رنگ را فراهم می‌کند.
• لنز شفاف است و اجازه می‌دهد رنگ واقعی تراشه دیده شود.
• نقشه‌های دقیق ابعاد بسته‌بندی، ابعاد نوار و مشخصات قرقره (قطر 7 اینچ، 4000 قطعه در هر قرقره) برای طراحی الگوی PCB و جابجایی خودکار ارائه شده است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفایل ریفلو مادون قرمز پیشنهادی برای فرآیندهای بدون سرب ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• پیش‌گرم:150-200 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالاتر از نقطه مایع:حداکثر 10 ثانیه (توصیه می‌شود برای حداکثر دو چرخه ریفلو).
• این پروفایل بر اساس استانداردهای JEDEC است تا اطمینان حاصل شود که نصب قابل اعتماد بدون آسیب به بسته‌بندی LED یا اتصالات سیم داخلی انجام می‌شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت لزوم، لحیم‌کاری دستی با هویه با محدودیت‌های زیر مجاز است:

• دمای هویه:حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد.
• زمان لحیم‌کاری:حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال، فقط برای یک بار.

6.3 نگهداری و جابجایی

• احتیاط‌های ESD:این قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. از مچ‌بند، تجهیزات زمین‌شده و بسته‌بندی ضد استاتیک استفاده کنید.
• حساسیت به رطوبت:هنگامی که در کیسه ضد رطوبت اصلی با ماده خشک‌کننده مهر و موم شده باشد، عمر قفسه یک سال در دمای ≤30°C/90%RH است. پس از باز شدن، LEDها باید در عرض یک هفته استفاده شوند یا قبل از ریفلو در صورت نگهداری طولانی‌تر، پخت شوند (60 درجه سانتی‌گراد به مدت 20+ ساعت).
• تمیز کردن:فقط از حلال‌های مشخص شده مانند الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه استفاده کنید. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی آسیب برسانند.

7. بسته‌بندی و سفارش

این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری و قرقره‌های 7 اینچی عرضه می‌شود تا با ماشین‌های اتوماتیک Pick-and-Place سازگار باشد. حداقل مقدار سفارش برای باقیمانده‌ها 500 قطعه است. مشخصات نوار و قرقره از استانداردهای ANSI/EIA 481 پیروی می‌کند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای وضعیت:قابلیت دو رنگ امکان نمایش چندین حالت (مثلاً سبز=OK، زرد=هشدار) را در یک فضای اشغالی تک قطعه فراهم می‌کند.
• نور پس‌زمینه:برای نمایشگرهای LCD کوچک یا صفحه‌کلیدهایی که نیازمند بازخورد رنگ قابل تنظیم هستند.
• الکترونیک مصرفی:دکمه‌های پاور، چراغ‌های وضعیت شارژ، نورپردازی تزئینی در دستگاه‌های فشرده.
• داخلی خودرو:روشنایی داشبورد و پنل کنترل در جایی که فضا محدود است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان مستقیم به 30mA DC یا کمتر برای هر تراشه استفاده کنید.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا وایاهای حرارتی برای دفع گرما وجود دارد، به ویژه اگر در نزدیکی حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا کار می‌کند، تا خروجی نور و طول عمر حفظ شود.
• الگوی PCB:ابعاد پد لحیم توصیه شده را دنبال کنید تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری و پایداری مکانیکی به درستی انجام می‌شود.
• طراحی نوری:زاویه دید گسترده 130 درجه ممکن است نیازمند راهنماهای نور یا دیفیوزرها باشد اگر پرتو متمرکزتری مورد نظر است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای تک رنگ قدیمی یا آنهایی که از مواد نیمه‌هادی مختلف (مانند GaP سنتی) استفاده می‌کنند، این LED دو رنگ مبتنی بر AlInGaP موارد زیر را ارائه می‌دهد:

• بازده بالاتر:فناوری AlInGaP شدت نور بیشتری به ازای هر واحد جریان (mcd/mA) برای رنگ‌های کهربایی/زرد/سبز در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر ارائه می‌دهد.
• صرفه‌جویی در فضا:یکپارچه‌سازی دو رنگ در یک بسته‌بندی 0.55 میلی‌متری نازک، مساحت PCB و تعداد قطعات را در مقایسه با استفاده از دو LED مجزا کاهش می‌دهد.
• سازگاری فرآیندی:سازگاری کامل با لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و قرارگیری خودکار، خطوط مونتاژ SMT مدرن را ساده‌سازی می‌کند.

10. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم هر دو LED سبز و زرد را همزمان با جریان 30mA راه‌اندازی کنم؟

ج: حداکثر مطلق توان اتلافی برای هر تراشه 75mW است. در ولتاژ مستقیم معمول 2.0V و جریان 30mA، هر تراشه 60mW تلف می‌کند (P=I*V). راه‌اندازی همزمان هر دو در مجموع 120mW تلف می‌کند که از رتبه هر تراشه فراتر می‌رود و نیازمند تحلیل حرارتی دقیق است. ایمن‌تر است که زیر مقادیر حداکثر مطلق، شاید در 20mA مانند شرایط آزمایش، کار کنید.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λ_P) اندازه‌گیری فیزیکی بالاترین نقطه در طیف انتشار LED است. طول موج غالب (λ_d) یک مقدار محاسبه شده بر اساس درک رنگ انسان (نمودار CIE) است که \"رنگ\"ی را که ما می‌بینیم نشان می‌دهد. برای یک منبع تک‌فام مانند این LED، آن‌ها بسیار نزدیک هستند.

س: هنگام طراحی چگونه کدهای باین را تفسیر کنم؟

ج: باینی را انتخاب کنید که حداقل روشنایی مورد نیاز شما را تضمین می‌کند. به عنوان مثال، اگر طراحی شما حداقل به 50 mcd از LED زرد نیاز دارد، باید باین Q (71.0-112.0 mcd) یا بالاتر را مشخص کنید، زیرا باین P فقط تا 71.0 mcd را تضمین می‌کند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: نشانگر وضعیت سیستم دو حالته

در یک دستگاه پزشکی قابل حمل، از یک LED واحد برای نشان دادن وضعیت باتری و سیستم استفاده می‌شود. میکروکنترلر پایه‌ها را به طور مستقل راه‌اندازی می‌کند.

- مدار:دو پایه GPIO، هر کدام از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان 100Ω (محاسبه شده برای ~20mA از منبع 3.3V: R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A ≈ 65Ω؛ 100Ω حاشیه ایمنی ایجاد می‌کند) به آند رنگ LED مربوطه متصل شده است. کاتدها به زمین متصل هستند.

- منطق:سبز = سیستم روشن/عادی. زرد = شارژ باتری/هشدار کم. هر دو خاموش = سیستم خاموش. این پیاده‌سازی فضا را ذخیره می‌کند، رابط کاربری را ساده می‌کند و با استفاده از فرآیندهای ریفلو SMT استاندارد مطابق با پروفایل ارائه شده مونتاژ می‌شود.

12. معرفی اصل عملکرد

این LED بر اساس ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشر شده را دیکته می‌کند - سبز در حدود 571nm و زرد در حدود 589nm در این قطعه. دو تراشه در یک بسته اپوکسی واحد با یک لنز شفاف قرار گرفته‌اند که جذب نور را به حداقل می‌رساند و محافظت محیطی را فراهم می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDها همچنان بر چندین حوزه کلیدی مرتبط با این قطعه متمرکز است: افزایش بازده نوری (خروجی نور بیشتر به ازای هر وات الکتریکی)، بهبود ثبات و اشباع رنگ، کوچک‌سازی بیشتر بسته‌بندی‌ها و افزایش قابلیت اطمینان تحت شرایط دمایی و رطوبتی بالاتر. استفاده از مواد نیمه‌هادی پیشرفته مانند AlInGaP برای طیف کهربایی-سبز نشان‌دهنده یک فناوری بالغ اما بهینه‌شده است که تعادل قوی‌ای از عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان را برای کاربردهای نشانگر ارائه می‌دهد. روندهای آینده ممکن است شامل یکپارچه‌سازی الکترونیک راه‌انداز در داخل بسته یا حتی قابلیت تنظیم طیف گسترده‌تر باشد.