دیتاشیت کامل LED دو رنگ SMD مدل LTST-C195TBKGKT - آبی و سبز - جریان مستقیم 20mA و 30mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C195TBKGKT یک LED دو رنگ از نوع دستگاه سطح‌نصب (SMD) است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن نیازمند اندازه فشرده و عملکرد مطمئن طراحی شده است. این قطعه دو چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج استاندارد EIA ادغام می‌کند: یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای انتشار نور آبی و یک چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید) برای انتشار نور سبز. این پیکربندی امکان ایجاد رنگ‌های متعدد یا نشانگرهای وضعیت از یک ردپای تک مؤلفه‌ای را فراهم می‌آورد.

مزایای کلیدی این LED شامل مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است که آن را به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌کند. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک اند پلیس سرعت‌بالا سازگار است. طراحی دستگاه همچنین با فرآیندهای لحیم‌کاری متداول، از جمله ریفلو مادون قرمز (IR) و فاز بخار، سازگاری دارد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها برای دوره‌های طولانی توصیه نمی‌شود.

• اتلاف توان:چیپ آبی: 76 میلی‌وات، چیپ سبز: 75 میلی‌وات (در دمای محیط Ta=25 درجه سانتی‌گراد).
• جریان مستقیم پیک:آبی: 100 میلی‌آمپر، سبز: 80 میلی‌آمپر. این مقدار تحت شرایط پالسی (سیکل وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای تحمل موج‌های جریان کوتاه مشخص شده است.
• جریان مستقیم DC:حداکثر جریان مستقیم پیوسته برای چیپ آبی 20 میلی‌آمپر و برای چیپ سبز 30 میلی‌آمپر است.
• کاهش رتبه جریان:حداکثر جریان مستقیم DC مجازی با افزایش دمای محیط به صورت خطی کاهش می‌یابد. ضریب کاهش رتبه برای آبی 0.25 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد و برای سبز 0.4 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد است که از دمای 25 درجه سانتی‌گراد شروع می‌شود.
• ولتاژ معکوس:هر دو چیپ دارای حداکثر رتبه ولتاژ معکوس 5 ولت هستند. عملکرد پیوسته تحت بایاس معکوس ممنوع است.
• محدوده دمایی:عملیاتی: 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد. نگهداری: 30- تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• تحمل دمای لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری موجی یا مادون قرمز در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه و لحیم‌کاری فاز بخار در دمای 215 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 دقیقه را تحمل کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی متداول هستند که در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط آزمایش مشخص شده اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور (Iv):در جریان مستقیم (IF) 20mA اندازه‌گیری شده است.
  • آبی: حداقل 28.0 میلی‌کاندلا، مقدار متداول مشخص نشده، حداکثر 180 میلی‌کاندلا.
  • سبز: حداقل 18.0 میلی‌کاندلا، مقدار متداول مشخص نشده، حداکثر 112 میلی‌کاندلا.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه کامل‌ای که در آن شدت نور نصف مقدار محوری است. مقدار متداول برای هر دو رنگ 130 درجه است که نشان‌دهنده الگوی دید وسیع است.
• طول موج پیک (λP):طول موجی که در آن توان نوری منتشر شده بیشترین است. متداول: آبی: 468 نانومتر، سبز: 574 نانومتر.
• طول موج غالب (λd):طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند. متداول: آبی: 470 نانومتر، سبز: 571 نانومتر.
• پهنای باند طیفی (Δλ):عرض طیف انتشار در نصف حداکثر توان آن. متداول: آبی: 25 نانومتر، سبز: 15 نانومتر.
• ولتاژ مستقیم (VF):در IF=20mA اندازه‌گیری شده است.
  • آبی: متداول 3.4 ولت، حداکثر 3.8 ولت.
  • سبز: متداول 2.0 ولت، حداکثر 2.4 ولت.
• جریان معکوس (IR):حداکثر 10 میکروآمپر برای هر دو چیپ هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال شود.
• ظرفیت خازنی (C):متداول 40 پیکوفاراد برای چیپ سبز (اندازه‌گیری شده در VF=0V، f=1MHz). برای آبی مشخص نشده است.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در کاربردها، LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده‌شان دسته‌بندی (باینینگ) می‌شوند. LTST-C195TBKGKT از کدهای باین جداگانه برای چیپ‌های آبی و سبز خود استفاده می‌کند.

3.1 باین‌های شدت نور چیپ آبی

• باین N:28.0 - 45.0 میلی‌کاندلا
• باین P:45.0 - 71.0 میلی‌کاندلا
• باین Q:71.0 - 112.0 میلی‌کاندلا
• باین R:112.0 - 180.0 میلی‌کاندلا

3.2 باین‌های شدت نور چیپ سبز

• باین M:18.0 - 28.0 میلی‌کاندلا
• باین N:28.0 - 45.0 میلی‌کاندلا
• باین P:45.0 - 71.0 میلی‌کاندلا
• باین Q:71.0 - 112.0 میلی‌کاندلا

یک تلرانس +/-15% به محدوده شدت هر باین اعمال می‌شود. این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطوح روشنایی قابل پیش‌بینی برای نیازهای کاربردی خاص خود انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد متداول اشاره می‌کند که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط مختلف ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، آن‌ها معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً در یک رابطه تقریباً خطی تا رسیدن به اشباع.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:ویژگی I-V دیود را نشان می‌دهد که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد و اهمیت مدیریت حرارتی را برجسته می‌کند.
• توزیع طیفی:نمودارهایی که توان نسبی منتشر شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهند، حول طول‌موج‌های پیک و غالب متمرکز شده‌اند.

این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد در کاربردهای واقعی که دما و جریان راه‌اندازی ممکن است متغیر باشد، حیاتی هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه مطابق با طرح کلی پکیج استاندارد EIA است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند، با تلرانس پیش‌فرض ±0.10 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• لنز شفاف (واتر کلیر) است.
• تخصیص پین:عملکرد دو رنگ از طریق پیکربندی 4 پین محقق می‌شود.
  • پین‌های 1 و 3 به چیپ آبی (InGaN) اختصاص داده شده‌اند.
  • پین‌های 2 و 4 به چیپ سبز (AlInGaP) اختصاص داده شده‌اند.
• دیتاشیت شامل نقشه‌های ابعاد پکیج دقیق، ابعاد طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری و نقشه‌های بسته‌بندی نوار و قرقره برای راهنمایی طراحی PCB و مونتاژ است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل‌های ریفلو لحیم‌کاری

دو پروفیل ریفلو مادون قرمز (IR) پیشنهادی ارائه شده است: یکی برای فرآیند لحیم استاندارد (قلع-سرب) و یکی برای فرآیند لحیم بدون سرب. پروفیل بدون سرب به طور خاص برای استفاده با خمیر لحیم Sn-Ag-Cu (SAC) طراحی شده است. رعایت این پروفیل‌های زمان-دما برای جلوگیری از آسیب حرارتی به پکیج LED یا اتصالات سیم داخلی بسیار مهم است.

6.2 تمیزکاری

باید از استفاده از تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص اجتناب کرد زیرا ممکن است به پکیج LED آسیب برسانند. در صورت لزوم تمیزکاری، غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود.

6.3 شرایط نگهداری

برای LEDهایی که از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خارج شده‌اند، توصیه می‌شود فرآیند لحیم‌کاری ریفلو IR در عرض یک هفته تکمیل شود. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از بسته اصلی، باید آن‌ها را در یک ظرف دربسته با ماده جاذب رطوبت یا در محیط نیتروژن نگهداری کرد. اگر بیش از یک هفته نگهداری شوند، قبل از مونتاژ، پخت در دمای تقریبی 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 24 ساعت توصیه می‌شود تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

• LEDها بر روی نوار حامل برجسته 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شوند.
• تعداد استاندارد قرقره 4000 قطعه است.
• حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای باقی‌مانده‌های دسته موجود است.
• بسته‌بندی از استانداردهای ANSI/EIA-481-1-A پیروی می‌کند. پاکت‌های خالی در نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده‌اند.
• حداکثر تعداد مجاز قطعات گمشده متوالی روی یک قرقره دو عدد است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED دو رنگ برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه برای نمایشگرهای کوچک، نورپردازی تزئینی، روشنایی پنل و الکترونیک مصرفی که فضا محدود است و نشانگر چند رنگ مفید است، مناسب می‌باشد.

8.2 ملاحظات طراحی و روش راه‌اندازی

مهم:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی، یک مقاومت محدودکننده جریان باید به صورت سری باهرLED قرار گیرد. این امر تغییرات جزئی در مشخصه ولتاژ مستقیم (Vf) بین دستگاه‌های منفرد را جبران می‌کند. راه‌اندازی LEDها به صورت موازی بدون مقاومت‌های جداگانه (مدار B در دیتاشیت) می‌تواند منجر به تفاوت‌های قابل توجه در روشنایی و احتمال جذب جریان بیش از حد توسط LED با کمترین Vf شود.

8.3 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. در حین جابجایی و مونتاژ باید اقدامات احتیاطی انجام شود:

• از مچ‌بند زمین‌شده یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که همه ایستگاه‌های کاری، ابزارها و تجهیزات به درستی زمین شده‌اند.
• رویه‌های کنترل استاندارد ESD را برای جلوگیری از آسیب پنهان یا فاجعه‌بار دنبال کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LTST-C195TBKGKT در طراحی دو چیپه و 4 پین آن در یک ردپای استاندارد SMD نهفته است. این امر در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ جداگانه، صرفه‌جویی قابل توجهی در فضا ارائه می‌دهد. استفاده از InGaN برای آبی و AlInGaP برای سبز، بازدهی بالا و خلوص رنگ خوبی را برای هر کانال فراهم می‌کند. زاویه دید وسیع 130 درجه آن را برای کاربردهای نیازمند دید گسترده مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم چیپ‌های آبی و سبز را همزمان در حداکثر جریان DC خود راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. رتبه‌بندی‌های اتلاف توان (76mW آبی، 75mW سبز) و طراحی حرارتی پکیج باید در نظر گرفته شود. عملکرد همزمان در حداکثر جریان ممکن است از کل قابلیت تحمل توان پکیج فراتر رود یا باعث افزایش دمای اتصال بیش از حد شود که منجر به کاهش عمر یا خرابی می‌شود. کاهش رتبه با دما باید اعمال شود.

س: چرا ولتاژ مستقیم برای چیپ‌های آبی و سبز متفاوت است؟

ج: این به دلیل ویژگی‌های ذاتی مواد نیمه‌هادی InGaN و AlInGaP است. انرژی گاف نواری InGaN بالاتر است و برای دستیابی به همان جریان، به ولتاژ بالاتری نیاز دارد که با Vf متداول بالاتر 3.4 ولت برای آبی در مقابل 2.0 ولت برای سبز مرتبط است.

س: کد باین روی برچسب قرقره برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: کد باین نشان‌دهنده حداقل و حداکثر شدت نور تضمین شده برای LEDهای روی آن قرقره است. برای روشنایی یکنواخت در یک خط تولید، LEDهایی از همان باین شدت را مشخص و استفاده کنید. ترکیب باین‌ها ممکن است منجر به تغییرات قابل مشاهده در روشنایی شود.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نشانگر وضعیت فشرده برای دستگاهی که نیاز به نمایش "آماده به کار" (سبز)، "فعال" (آبی) و "خطا" (تناوب آبی/سبز) دارد.

پیاده‌سازی:یک LTST-C195TBKGKT می‌تواند هر سه حالت را برآورده کند. یک میکروکنترلر با دو پین GPIO می‌تواند به طور مستقل کانال‌های آبی و سبز را از طریق سوئیچ‌های ترانزیستوری ساده یا ICهای درایور LED اختصاصی کنترل کند. مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه باید برای هر کانال بر اساس جریان راه‌اندازی مورد نظر و ولتاژ تغذیه محاسبه شوند، با استفاده از مقادیر Vf متداول (3.4V برای آبی، 2.0V برای سبز) به عنوان نقطه شروع محاسبه، در حالی که اطمینان حاصل شود که مدار می‌تواند حداکثر Vf را در خود جای دهد. این طراحی در مقایسه با راه‌حل دو LED، فضای PCB و تعداد قطعات را ذخیره می‌کند.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

انتشار نور در یک LED پدیده‌ای به نام الکترولومینسانس است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n یک چیپ نیمه‌هادی اعمال می‌شود (فراتر از ولتاژ گاف نواری آن)، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه اتصال تزریق می‌شوند. این حامل‌های بار مجدداً ترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. رنگ (طول موج) نور منتشر شده توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. مواد InGaN برای طول‌موج‌های کوتاه‌تر (آبی، بنفش، سبز) استفاده می‌شوند، در حالی که مواد AlInGaP برای طول‌موج‌های بلندتر (قرمز، نارنجی، زرد، سبز) استفاده می‌شوند. لنز "واتر کلیر" نور را رنگ نمی‌کند بلکه به شکل‌دهی پرتو و محافظت از چیپ کمک می‌کند.

13. روندهای فناوری

توسعه LEDهای SMD مانند این دستگاه توسط روندهای کوچک‌سازی، بازدهی بالاتر و یکپارچه‌سازی بیشتر در الکترونیک هدایت می‌شود. استفاده از موادی مانند InGaN و AlInGaP نشان‌دهنده پلتفرم‌های فناوری بالغ و با بازدهی بالا است. تحقیقات جاری بر بهبود بازده کوانتومی (نور بیشتر به ازای هر توان الکتریکی ورودی)، دستیابی به چگالی توان بالاتر در پکیج‌های کوچک‌تر، بهبود رندر رنگ و توسعه تکنیک‌های بسته‌بندی جدید برای مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان بهتر متمرکز است. یکپارچه‌سازی چندین چیپ یا حتی میکروکنترلرها در یک پکیج واحد ("LEDهای هوشمند") نیز یک روند رو به رشد برای کاربردهای پیشرفته روشنایی و نشانگر است.