دیتاشیت فنی LTST-C295TGKRKT - ال‌ای‌دی دو رنگ SMD با ارتفاع 0.55 میلی‌متر - سبز 3.8 ولت / قرمز 2.4 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

ال‌ای‌دی LTST-C295TGKRKT یک دستگاه دو رنگ نصب‌سطحی (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن که نیازمند اندازه فشرده و نشانگرهای با روشنایی بالا هستند، طراحی شده است. این قطعه دو چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج فوق‌نازک واحد ادغام می‌کند: یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای انتشار نور سبز و یک چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید) برای انتشار نور قرمز. هدف اصلی طراحی آن ارائه یک راه‌حل قابل اعتماد و صرفه‌جویی‌کننده در فضا برای نشانگر وضعیت، نور پس‌زمینه و روشنایی پنل‌هایی است که در آن‌ها تفکیک رنگ ضروری می‌باشد.

مزایای اصلی این ال‌ای‌دی شامل پروفایل فوق‌العاده کم‌ارتفاع آن به اندازه 0.55 میلی‌متر است که استفاده از آن را در لوازم الکترونیکی مصرفی باریک و دستگاه‌های قابل حمل تسهیل می‌کند. این محصول مطابق با دستورالعمل‌های ROHS (محدودیت مواد خطرناک) است و آن را به انتخابی سازگار با محیط زیست تبدیل می‌کند. پکیج آن بر اساس استانداردهای EIA (اتحادیه صنایع الکترونیک) استانداردسازی شده است که تضمین‌کننده سازگاری با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place و فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز است و تولید انبوه را روان می‌سازد.

بازار هدف طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی را در بر می‌گیرد، از جمله اما نه محدود به دستگاه‌های اتوماسیون اداری، سخت‌افزارهای ارتباطی، لوازم خانگی و انواع لوازم الکترونیکی مصرفی که در آن‌ها نشانگر وضعیت دو رنگ (مانند روشن/آماده‌به‌کار بودن، وضعیت شارژ، فعالیت شبکه) در حداقل فضای ممکن مورد نیاز است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن‌ها تضمین نمی‌شود. برای چیپ سبز، حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته 20 میلی‌آمپر است و جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. چیپ قرمز اجازه جریان DC کمی بالاتر یعنی 30 میلی‌آمپر اما جریان پیک پایین‌تری معادل 80 میلی‌آمپر را می‌دهد. حداکثر اتلاف توان برای چیپ سبز 76 میلی‌وات و برای چیپ قرمز 75 میلی‌وات است که برای مدیریت حرارتی در PCBهای با تراکم بالا حیاتی می‌باشد. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 20- درجه سلسیوس تا 80+ درجه سلسیوس درجه‌بندی شده است و می‌تواند دمای ذخیره‌سازی از 30- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس را تحمل کند. همچنین برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز بدون سرب با حداکثر دمای 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه واجد شرایط است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط استاندارد 25 درجه سلسیوس و جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر، که نقطه کار معمول است، اندازه‌گیری می‌شوند.

شدت نور (I_V):این معیار توان نور درک شده منتشر شده توسط ال‌ای‌دی است. برای چیپ سبز، حداقل شدت نور 112 میلی‌کاندلا (mcd) است که محدوده معمول آن تا حداکثر 450 mcd گسترش می‌یابد. چیپ قرمز حداقل 45 mcd و حداکثر 180 mcd را دارد. این محدوده وسیع نشان می‌دهد که دستگاه در سطوح مختلف روشنایی (بین) موجود است.

زاویه دید (2θ_1/2):هر دو رنگ دارای زاویه دید بسیار وسیع 130 درجه (معمول) هستند. این زاویه کامل زمانی است که شدت نور به نصف مقدار خود در محور مرکزی کاهش می‌یابد و ال‌ای‌دی را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که دید از زوایای خارج از محور مهم است.

مشخصات طول موج:طول موج پیک انتشار معمول چیپ سبز (λ_P) 530 نانومتر است، با محدوده طول موج غالب (λ_d) از 520.0 نانومتر تا 535.0 نانومتر. پیک معمول چیپ قرمز در 639 نانومتر است، با محدوده طول موج غالب از 624.0 نانومتر تا 638.0 نانومتر. عرض نیم‌خط طیفی (Δλ) برای رنگ سبز تقریباً 35 نانومتر و برای قرمز 20 نانومتر است که خلوص طیفی نور منتشر شده را توصیف می‌کند.

ولتاژ مستقیم (V_F):این افت ولتاژ در دو سر ال‌ای‌دی هنگام کار در جریان مشخص شده است. V_Fچیپ سبز از 2.8 ولت (حداقل) تا 3.8 ولت (حداکثر) متغیر است. چیپ قرمز V_Fپایین‌تری دارد که از 1.8 ولت تا 2.4 ولت متغیر است. این تفاوت برای طراحی مدار حیاتی است، به ویژه هنگام راه‌اندازی هر دو رنگ از یک منبع ولتاژ مشترک، زیرا ممکن است به مقاومت‌های محدودکننده جریان با مقادیر متفاوت نیاز داشته باشد.

جریان معکوس (I_R):حداکثر جریان نشتی معکوس برای هر دو چیپ 10 میکروآمپر است، زمانی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود. به صراحت ذکر شده است که دستگاه برای کار در جهت معکوس طراحی نشده است؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است.

3. توضیح سیستم بینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس عملکرد در بین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. LTST-C295TGKRKT از یک سیستم بینینگ برای شدت نور و طول موج غالب استفاده می‌کند.

3.1 بینینگ شدت نور

برای چیپسبز، بین‌های R، S و T به ترتیب محدوده‌های شدت نور 112.0-180.0 mcd، 180.0-280.0 mcd و 280.0-450.0 mcd را پوشش می‌دهند. برای چیپقرمز، بین‌های P، Q و R محدوده‌های 45.0-71.0 mcd، 71.0-112.0 mcd و 112.0-180.0 mcd را پوشش می‌دهند. یک تلرانس +/-15% به هر بین شدت نور اعمال می‌شود.

3.2 بینینگ طول موج غالب

این مورد برای چیپ سبز اعمال می‌شود. بین‌های طول موج AP، AQ و AR به محدوده‌های طول موج غالب 520.0-525.0 نانومتر، 525.0-530.0 نانومتر و 530.0-535.0 نانومتر مربوط می‌شوند. تلرانس برای هر بین طول موج، مقدار دقیق +/-1 نانومتر است که تضمین‌کننده ثبات رنگ دقیق درون یک بین انتخاب شده می‌باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت (صفحات 6-7) ارجاع داده شده‌اند، مفاهیم آن‌ها استاندارد است. منحنیI-V (جریان-ولتاژ)رابطه نمایی معمول دیودها را نشان می‌دهد، که در آن زانوی ولتاژ مستقیم برای چیپ سبز (InGaN) بالاتر از چیپ قرمز (AlInGaP) است. منحنیشدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیمنشان می‌دهد که خروجی نور تقریباً به صورت خطی با جریان تا یک نقطه افزایش می‌یابد، پس از آن بازده به دلیل گرمایش کاهش می‌یابد. منحنیشدت نور نسبی در مقابل دمای محیطحیاتی است؛ برای اکثر ال‌ای‌دی‌ها، خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. طراحان باید این کاهش حرارتی را در نظر بگیرند، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز یا در دمای محیط بالا. منحنی‌هایتوزیع طیفیباندهای انتشار باریک متمرکز حول طول موج‌های پیک را نشان می‌دهند، که باند سبز پهن‌تر از قرمز است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و قطبیت

ال‌ای‌دی در یک پکیج استاندارد SMD عرضه می‌شود. ویژگی مکانیکی کلیدی آن ارتفاع 0.55 میلی‌متری است. تخصیص پایه‌ها به وضوح تعریف شده است: پایه‌های 1 و 3 برای آند/کاتد سبز و پایه‌های 2 و 4 برای آند/کاتد قرمز هستند. نقشه دقیق فوت‌پرینت و ابعاد در دیتاشیت ارائه شده است که برای طراحی الگوی لند PCB ضروری می‌باشد. لنز آن شفاف است که اجازه می‌دهد رنگ واقعی چیپ قابل مشاهده باشد.

5.2 طراحی پیشنهادی پد لحیم

یک طرح پیشنهادی برای پد لحیم گنجانده شده است تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری قابل اعتماد و پایداری مکانیکی مناسب برقرار است. رعایت این توصیه‌ها به جلوگیری از پدیده "تومب‌ستونینگ" (ایستادن قطعه روی یک سر) در حین ریفلو کمک می‌کند و تشکیل فیله لحیم خوبی را برای اتصالات قوی تضمین می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

دستگاه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز سازگار است که استاندارد مونتاژ SMD می‌باشد. یک پروفایل ریفلو پیشنهادی برای لحیم بدون سرب ارائه شده است که مطابق با استانداردهای JEDEC است. پارامترهای کلیدی شامل مرحله پیش‌گرم (معمولاً 150-200 درجه سلسیوس تا 120 ثانیه)، افزایش کنترل‌شده دما تا حداکثر دمای 260 درجه سلسیوس و زمان بالای مایع (TAL) که در آن حداکثر دما برای حداکثر 10 ثانیه حفظ می‌شود، می‌باشد. هدف پروفایل به حداقل رساندن شوک حرارتی در حین اطمینان از تشکیل کامل اتصال لحیم است.

6.2 اقدامات احتیاطی در حمل و نگهداری

حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD):ال‌ای‌دی‌ها در برابر آسیب ناشی از الکتریسیته ساکن آسیب‌پذیر هستند. اکیداً توصیه می‌شود که آن‌ها در یک محیط محافظت شده از ESD با استفاده از مچ‌بند و تجهیزات زمین شده، جابجا شوند.

حساسیت به رطوبت:در حالی که دستگاه در یک کیسه ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت ارسال می‌شود، پس از باز شدن کیسه، قطعات در صورت نگهداری در شرایط محیطی (<30°C، <60% رطوبت نسبی) باید ظرف یک هفته استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر پس از باز کردن، باید در یک ظرف دربسته با جاذب رطوبت یا در اتمسفر نیتروژن نگهداری شوند. قطعاتی که بیش از یک هفته خارج از بسته‌بندی اصلی نگهداری شده‌اند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به فرآیند پخت (تقریباً 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت) دارند تا رطوبت جذب شده حذف شده و از پدیده "پاپ کورن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌ور کردن ال‌ای‌دی در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به پکیج پلاستیکی یا لنز آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LTST-C295TGKRKT در بسته‌بندی استاندارد صنعتی برای مونتاژ اتوماتیک عرضه می‌شود. قطعات روی نوار حامل برجسته به عرض 8 میلی‌متر قرار می‌گیرند که سپس روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده می‌شوند. هر قرقره کامل حاوی 4000 قطعه است. برای مقادیر کمتر، حداقل بسته‌بندی 500 قطعه موجود است. مشخصات نوار و قرقره مطابق با ANSI/EIA-481 است. نوار پوشش بالا جیب‌های قطعات را می‌بندد و قرقره شامل نشانگرهای جهت‌گیری برای بارگذاری صحیح دستگاه است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

هر چیپ رنگی (سبز و قرمز) باید به طور مستقل راه‌اندازی شود. یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای هر ال‌ای‌دی برای تنظیم جریان مستقیم مورد نظر (معمولاً 20 میلی‌آمپر) اجباری است. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. به دلیل ولتاژهای مستقیم متفاوت چیپ‌های سبز و قرمز، استفاده از یک ولتاژ منبع مشترک منجر به مقادیر مقاومت متفاوت برای هر رنگ برای دستیابی به جریان یکسان می‌شود. به عنوان مثال، با منبع 5 ولت: R_سبز= (5V - 3.3V) / 0.02A = 85Ω; R_قرمز= (5V - 2.1V) / 0.02A = 145Ω (با استفاده از مقادیر معمول V_F).

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان پایین است، طراحی حرارتی مناسب روی PCB هنوز برای طول عمر و عملکرد پایدار مهم است. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس در اطراف پدهای لحیم به عنوان هیت‌سینک وجود دارد، به ویژه اگر در دمای محیط بالا یا نزدیک به حداکثر جریان مجاز کار می‌کند. از قرار دادن قطعات تولیدکننده گرما در مجاورت مستقیم ال‌ای‌دی خودداری کنید.

8.3 طراحی نوری

زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای، این ال‌ای‌دی را برای کاربردهایی که نیازمند دید گسترده هستند مناسب می‌سازد. برای نور هدایت‌شده‌تر، می‌توان از لنزهای خارجی یا راهنماهای نور استفاده کرد. لنز شفاف خالص‌ترین رنگ را از چیپ ارائه می‌دهد، اما در صورت تمایل به ظاهری نرم‌تر و یکنواخت‌تر، می‌توان لنزهای پخش‌کننده یا پوشش‌هایی را به صورت خارجی اعمال کرد.

9. مقایسه و تمایز فنی

مشخصه اصلی متمایزکننده LTST-C295TGKRKT، قابلیت دو رنگ آن در یک پکیج فوق‌نازک 0.55 میلی‌متری است. در مقایسه با استفاده از دو ال‌ای‌دی تک رنگ جداگانه، این محصول در فضای PCB صرفه‌جویی کرده و مونتاژ را ساده می‌کند. استفاده از InGaN برای رنگ سبز، بازده و روشنایی بالاتری را در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP ارائه می‌دهد. چیپ قرمز AlInGaP بازده بالا و خلوص رنگ عالی را فراهم می‌کند. سازگاری آن با فرآیندهای ریفلو استاندارد و بسته‌بندی نوار و قرقره، آن را در مقایسه با راه‌حل‌های عجیب‌تر یا مونتاژ دستی، به انتخابی مقرون‌به‌صرفه برای تولید انبوه تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم هر دو ال‌ای‌دی سبز و قرمز را به طور همزمان راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما باید توسط مدارهای جداگانه (یعنی مسیرهای جریان مستقل با مقاومت‌های محدودکننده جریان مخصوص به خود) راه‌اندازی شوند. راه‌اندازی آن‌ها به صورت موازی از یک مقاومت واحد به دلیل ویژگی‌های ولتاژ مستقیم متفاوت آن‌ها توصیه نمی‌شود، زیرا باعث توزیع نابرابر جریان می‌شود.

س: معنای کدهای بین (مانند R، S، T، AP، AQ و غیره) در شماره قطعه یا سفارش چیست؟

ج: این کدها درجه عملکرد ال‌ای‌دی را از نظر شدت نور و طول موج غالب مشخص می‌کنند. برای ظاهر یکنواخت در یک محصول، مشخص کردن و استفاده از ال‌ای‌دی‌های از یک بین خاص بسیار مهم است. برای اطلاع از بین‌های موجود با تامین‌کننده مشورت کنید.

س: آیا برای این ال‌ای‌دی هیت‌سینک لازم است؟

ج: به طور کلی، خیر، به دلیل اتلاف توان پایین آن (≤76 میلی‌وات). با این حال، رعایت روش‌های خوب طراحی حرارتی PCB، مانند استفاده از پدهای تخلیه حرارتی متصل به صفحه زمین، برای عمر بهینه، به ویژه در محیط‌های با دمای بالا توصیه می‌شود.

س: آیا می‌توانم از این ال‌ای‌دی برای نشان دادن ولتاژ معکوس استفاده کنم؟

ج: خیر. دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه برای کار در جهت معکوس طراحی نشده است. اعمال ولتاژ معکوس بیش از 5 ولت ممکن است باعث آسیب شود. برای محافظت در برابر قطبیت معکوس، باید از یک دیود خارجی در مدار استفاده شود.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مطالعه موردی 1: نشانگر وضعیت دستگاه قابل حمل:در یک تلفن هوشمند یا تبلت، این ال‌ای‌دی می‌تواند در نزدیکی پورت USB استفاده شود. چیپ سبز می‌تواند نشان‌دهنده "شارژ کامل" باشد، در حالی که چیپ قرمز می‌تواند نشان‌دهنده "در حال شارژ" باشد. پروفایل فوق‌نازک آن اجازه می‌دهد تا در محدودیت‌های مکانیکی تنگ دستگاه‌های مدرن جای گیرد.

مطالعه موردی 2: پنل کنترل صنعتی:در پنل اپراتور ماشین، ال‌ای‌دی دو رنگ می‌تواند اطلاعات وضعیت واضحی را ارائه دهد. به عنوان مثال، سبز برای "سیستم آماده" و قرمز برای "خطا یا هشدار". زاویه دید وسیع اطمینان می‌دهد که وضعیت از موقعیت‌های مختلف در کف کارخانه قابل مشاهده است.

مطالعه موردی 3: نورپردازی داخلی خودرو:اگرچه برای روشنایی اولیه نیست، می‌توان از آن برای نور پس‌زمینه ظریف دکمه‌ها یا نورپردازی تزئینی استفاده کرد، که رنگ آن بر اساس حالت تغییر می‌کند (مثلاً حالت عادی در مقابل حالت شب). پکیج مستحکم و پروفایل لحیم‌کاری واجد شرایط، آن را برای ماژول‌های الکترونیکی خودرو مناسب می‌سازد، اگرچه ممکن است نیاز به صلاحیت‌دهی درجه خودرویی خاصی باشد.

12. معرفی اصل فناوری

عملکرد یک ال‌ای‌دی بر اساس الکترولومینسانس در یک اتصال 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 شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. رنگ (طول موج) نور منتشر شده توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. سیستم مادهInGaNگاف باند وسیع‌تری دارد که امکان انتشار نور سبز، آبی و سفید را فراهم می‌کند. سیستم مادهAlInGaPبه ویژه برای تولید نور قرمز، نارنجی و زرد کارآمد است. با قرار دادن دو چنین چیپی در یک پکیج، یک منبع دو رنگ فشرده ایجاد می‌شود.

13. روندها و تحولات صنعت

روند در ال‌ای‌دی‌های SMD همچنان به سمت بازده بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات)، اندازه پکیج کوچک‌تر و یکپارچه‌سازی بیشتر ادامه دارد. ال‌ای‌دی‌های دو رنگ و RGB (قرمز-سبز-آبی) به دلیل امکان ترکیب رنگ پویا و رابط‌های کاربری پیچیده‌تر، رایج‌تر می‌شوند. همچنین تلاش قوی‌ای برای بهبود قابلیت اطمینان و عملکرد در شرایط دمای بالاتر، متناسب با بازارهای خودرو و صنعتی وجود دارد. علاوه بر این، فشار برای کوچک‌سازی، همانطور که در این پکیج 0.55 میلی‌متری مشاهده می‌شود، از توسعه لوازم الکترونیکی مصرفی هرچه نازک‌تر پشتیبانی می‌کند. مواد نیمه‌هادی پایه، به ویژه برای رنگ‌های سبز و آبی، در حال حاضر تحقیقات مداومی برای بهبود بازده خود دارند، چالشی که به طور تاریخی به عنوان "شکاف سبز" شناخته می‌شود.