دیتاشیت LED دو رنگ SMD مدل LTST-C195TBKFKT - آبی و نارنجی - جریان مستقیم 20mA/30mA - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTST-C195TBKFKT یک دیود نورافشان (LED) دو رنگ از نوع نصب سطحی (SMD) است. این قطعه دو چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک پکیج استاندارد EIA ادغام کرده است: یک چیپ InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای انتشار نور آبی و یک چیپ AlInGaP (آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید) برای انتشار نور نارنجی. این طراحی امکان ایجاد دو رنگ متفاوت از یک قطعه فشرده را فراهم می‌کند که برای نشانگرهای وضعیت، نور پس‌زمینه و نورپردازی تزئینی در فضاهای محدود ارزشمند است. دستگاه روی نوار 8 میلی‌متری پیچیده شده روی قرقره‌های 7 اینچی بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات مونتاژ خودکار پیک اند پلیس پرسرعت مورد استفاده در تولید الکترونیک مدرن سازگار است.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. برای چیپ آبی، حداکثر جریان مستقیم پیوسته DC برابر 20 میلی‌آمپر با حد اتلاف توان 76 میلی‌وات است. چیپ نارنجی دارای رتبه جریان DC کمی بالاتر یعنی 30 میلی‌آمپر و حد اتلاف توان 75 میلی‌وات است. هر دو چیپ حداکثر ولتاژ معکوس 5 ولت را به اشتراک می‌گذارند، اما ذکر شده است که کارکرد پیوسته تحت بایاس معکوس مجاز نیست. دستگاه می‌تواند در برابر جهش‌های جریان کوتاه‌مدت مقاومت کند؛ چیپ آبی جریان مستقیم پیک 100 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، پالس 0.1 میلی‌ثانیه) را تحمل می‌کند، در حالی که چیپ نارنجی تحت شرایط یکسان 80 میلی‌آمپر را تحمل می‌کند. محدوده دمای کاری از 20- درجه سانتی‌گراد تا 80+ درجه سانتی‌گراد و محدوده ذخیره‌سازی از 30- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

مقادیر کلیدی عملکرد در دمای محیط استاندارد 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند. شدت نور (Iv) برای چیپ آبی از حداقل 28.0 میلی‌کاندلا تا حداکثر 180 میلی‌کاندلا متغیر است و مقادیر معمول در این محدوده قرار می‌گیرند. چیپ نارنجی حداقل شدت نور بالاتری برابر 45.0 میلی‌کاندلا دارد و حداکثر آن نیز 180 میلی‌کاندلا است. ولتاژ مستقیم (VF) یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار است. برای چیپ آبی، VF معمولاً 3.30 ولت اندازه‌گیری می‌شود و از 2.90 ولت (حداقل) تا 3.50 ولت (حداکثر) متغیر است. چیپ نارنجی در ولتاژ پایین‌تری کار می‌کند، با VF معمولی 2.00 ولت و محدوده‌ای از 1.80 ولت تا 2.40 ولت. هر دو LED دارای زاویه دید بسیار وسیع (2θ1/2) برابر 130 درجه هستند که الگوی نوری پخش شده و گسترده‌ای ارائه می‌دهد. انتشار نور چیپ آبی حول طول موج پیک (λP) 468 نانومتر و طول موج غالب (λd) 470 نانومتر متمرکز است، با پهنای باند طیفی (Δλ) 25 نانومتر. چیپ نارنجی در پیک 611 نانومتر، طول موج غالب 605 نانومتر و پهنای باند باریک‌تر 17 نانومتر نور ساطع می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید انبوه، LEDها بر اساس عملکرد دسته‌بندی می‌شوند. این دیتاشیت دسته‌های ولتاژ مستقیم و شدت نور را تعریف می‌کند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (چیپ آبی)

ولتاژ مستقیم چیپ آبی در 20mA در دسته‌های برچسب‌خورده 12 تا 17 دسته‌بندی شده است. هر دسته محدوده 0.1 ولتی را پوشش می‌دهد، از 2.90-3.00 ولت (دسته 12) تا 3.40-3.50 ولت (دسته 17). تلرانس درون هر دسته +/-0.1 ولت است. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا LEDهایی با افت ولتاژ کاملاً هم‌خوان را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در پیکربندی‌های موازی دارند، انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور

هر دو چیپ آبی و نارنجی بر اساس خروجی نوری دسته‌بندی می‌شوند. برای چیپ آبی، دسته‌ها با برچسب N، P، Q و R مشخص شده‌اند که حداقل شدت نور از 28.0 میلی‌کاندلا (N) تا 112.0 میلی‌کاندلا (R) متغیر است. چیپ نارنجی از دسته‌های P، Q و R استفاده می‌کند که از حداقل 45.0 میلی‌کاندلا (P) شروع می‌شود. حداکثر برای بالاترین دسته (R) برای هر دو رنگ 180 میلی‌کاندلا است. یک تلرانس +/-15% برای هر دسته شدت نور اعمال می‌شود. این سیستم امکان انتخاب بر اساس سطوح روشنایی مورد نیاز برای کاربردهای مختلف را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (مثلاً شکل 1 برای خروجی طیفی، شکل 6 برای زاویه دید)، ویژگی‌های معمول آن‌ها قابل توصیف است. رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) طبق معادله دیود، نمایی است. شدت نور برای هر دو چیپ در محدوده کاری توصیه شده تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، راندمان ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش گرما کاهش یابد. طول موج‌های غالب و پیک عموماً با جریان پایدار هستند اما می‌توانند با تغییرات دمایی قابل توجه، جابجایی جزئی را تجربه کنند. زاویه دید وسیع 130 درجه نشان‌دهنده الگوی تابش لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است که در آن شدت نور در مرکز بیشترین است و بر اساس کسینوس زاویه دید کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

این LED با ابعاد پکیج استاندارد SMD مطابقت دارد. نقشه‌های ابعادی دقیق در دیتاشیت ارائه شده‌اند که طول، عرض، ارتفاع و محل قرارگیری پدهای لحیم‌کاری را مشخص می‌کنند. دستگاه دارای چهار پایه (1، 2، 3، 4) است. برای مدل LTST-C195TBKFKT، پایه‌های 1 و 3 به آند و کاتد چیپ آبی و پایه‌های 2 و 4 به چیپ نارنجی اختصاص داده شده‌اند. یک نشانگر قطبیت، مانند یک شکاف یا پایه کاتد علامت‌گذاری شده، معمولاً در نقشه پکیج گنجانده شده است تا جهت‌دهی صحیح در حین مونتاژ تضمین شود. قطعه در یک نوار حامل برجسته با یک نوار پوشش محافظ عرضه می‌شود که روی یک قرقره استاندارد 7 اینچی حاوی 4000 عدد پیچیده شده است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل‌های ریفلو لحیم‌کاری

دیتاشیت پروفیل‌های پیشنهادی ریفلو مادون قرمز (IR) را برای هر دو فرآیند لحیم‌کاری معمولی (قلع-سرب) و بدون سرب ارائه می‌دهد. برای مونتاژ بدون سرب با استفاده از خمیر لحیم SAC (Sn-Ag-Cu)، پروفیل باید اطمینان حاصل کند که حداکثر دمای بدنه پکیج از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند و زمان بالای 240 درجه سانتی‌گراد محدود شود. یک مرحله پیش‌گرمایش و افزایش دمای کنترل شده برای جلوگیری از شوک حرارتی بسیار مهم است. این LED همچنین برای لحیم‌کاری موجی (حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه) و لحیم‌کاری فاز بخار (215 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 دقیقه) رتبه‌بندی شده است.

6.2 نگهداری و جابجایی

LEDها باید در محیطی با دمای حداکثر 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 70% نگهداری شوند. پس از خارج شدن از بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت، باید ظرف یک هفته ریفلو لحیم شوند. در صورت نیاز به نگهداری بیش از یک هفته، دستگاه‌ها باید در یک اتمسفر خشک (مانند یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا دسیکاتور نیتروژن) نگهداری و قبل از لحیم‌کاری تقریباً در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 24 ساعت پخته شوند تا رطوبت جذب شده حذف و از "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. دیتاشیت غوطه‌وری در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه را توصیه می‌کند. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به لنز اپوکسی یا پکیج LED آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد یک قرقره 7 اینچی با 4000 عدد است. حداقل مقدار سفارش برای مقادیر باقیمانده 500 عدد پذیرفته می‌شود. مشخصات نوار و قرقره از استانداردهای ANSI/EIA 481-1-A-1994 پیروی می‌کند. شماره قطعه LTST-C195TBKFKT از سیستم کدگذاری داخلی سازنده پیروی می‌کند، که در آن عناصر احتمالاً نشان‌دهنده سری (C195)، رنگ (TB برای دو رنگ آبی/نارنجی)، نوع لنز (K برای شفاف) و بسته‌بندی (FKT برای نوار و قرقره) هستند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED دو رنگ برای کاربردهایی که نیاز به نشانگر وضعیت دو رنگ دارند، مانند روشن/آماده‌به‌کار، شارژ/پر، فعالیت شبکه یا سیگنال‌های خطا/هشدار سیستم ایده‌آل است. می‌توان از آن در الکترونیک مصرفی (روترها، شارژرها، تجهیزات صوتی)، پنل‌های کنترل صنعتی، نورپردازی داخلی خودرو و تابلوها استفاده کرد. زاویه دید وسیع آن را برای نشانگرهای پنل جلویی که نیاز به دید از زوایای مختلف دارند مناسب می‌سازد.

8.2 ملاحظات طراحی

مدار درایو:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت، به ویژه هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، یک مقاومت محدودکننده جریان باید به صورت سری با هر LED قرار گیرد. استفاده از یک مقاومت واحد برای چندین LED موازی (مدل مدار B در دیتاشیت) به دلیل تغییرات در ولتاژ مستقیم (Vf) LEDهای منفرد توصیه نمی‌شود، زیرا باعث تفاوت قابل توجه در جریان و در نتیجه روشنایی می‌شود. مدار توصیه شده (مدل A) از یک مقاومت برای هر LED استفاده می‌کند.

اتلاف توان:حداکثر رتبه‌های توان (76 میلی‌وات برای آبی، 75 میلی‌وات برای نارنجی) باید رعایت شوند. در حداکثر جریان DC توصیه شده (20mA آبی، 30mA نارنجی)، توان تلف شده برابر Vf * If است. با استفاده از Vf معمولی، این مقدار برای آبی 66 میلی‌وات (3.3V*20mA) و برای نارنجی 60 میلی‌وات (2.0V*30mA) است که در محدوده مجاز قرار دارند. طراحان باید ضریب کاهش رتبه (0.25 mA/°C برای آبی، 0.4 mA/°C برای نارنجی از 25°C) را هنگام کار در دمای محیط بالا در نظر بگیرند.

محافظت در برابر ESD:این LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. تمام فرآیندهای جابجایی و مونتاژ باید در یک منطقه محافظت شده از ESD با استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده، زیراندازهای رسانا و تجهیزات به‌درستی زمین‌شده انجام شوند. ممکن است خود دستگاه‌ها حاوی دیودهای محافظ ESD یکپارچه نباشند.

9. مقایسه فنی

ویژگی کلیدی متمایزکننده این محصول، ادغام دو چیپ پرکارایی و فوق‌روشن (InGaN برای آبی، AlInGaP برای نارنجی) در یک پکیج استاندارد SMD است. در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ مجزا، این امر فضای PCB را ذخیره می‌کند، تعداد قطعات را کاهش می‌دهد و مونتاژ را ساده می‌سازد. فناوری InGaN نور آبی با راندمان بالا ارائه می‌دهد، در حالی که AlInGaP به دلیل راندمان بالا در طیف قرمز-نارنجی-کهربایی شناخته شده است. این ترکیب تضاد رنگی خوبی بین دو حالت ارائه می‌دهد. زاویه دید وسیع 130 درجه یک مزیت ثابت برای کاربردهای نشانگر نسبت به LEDهای با زاویه باریک‌تر طراحی شده برای پرتوهای متمرکز است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم هر دو چیپ آبی و نارنجی را همزمان راه‌اندازی کنم؟

ج: دیتاشیت پارامترهای هر چیپ را به طور مستقل مشخص می‌کند. اگرچه از نظر فیزیکی ممکن است، اما راه‌اندازی همزمان هر دو در جریان کامل احتمالاً از محدودیت‌های کل اتلاف توان پکیج فراتر می‌رود و مشخص نشده است. استفاده معمول، تناوب بین دو رنگ است.

س: چرا حتی اگر ولتاژ منبع با Vf مطابقت داشته باشد، یک مقاومت سری برای هر LED ضروری است؟

ج: ولتاژ مستقیم (Vf) دارای یک محدوده است (مثلاً 2.9V تا 3.5V برای آبی). یک منبع "3.3V" ممکن است برای یک LED با Vf معمولی 3.3V مناسب باشد اما در یک LED با Vf 2.9V باعث جریان بیش از حد شده و احتمالاً آن را از بین می‌برد. مقاومت جریان را دقیقاً تنظیم می‌کند، صرف نظر از تغییرات کوچک در Vf یا ولتاژ منبع.

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

ج: طول موج پیک (λP) طول موج واحدی است که در آن طیف انتشار حداکثر شدت را دارد. طول موج غالب (λd) از مختصات رنگی روی نمودار رنگ‌سنجی CIE مشتق شده و نمایانگر رنگ درک شده است - طول موج واحدی که رنگ LED را با چشم انسان مطابقت می‌دهد. برای LEDهای تک‌فام، اغلب نزدیک هستند؛ برای طیف‌های گسترده‌تر، می‌توانند متفاوت باشند.

11. مورد استفاده عملی

سناریو: نشانگر وضعیت دوگانه برای یک هاب USB

یک طراح در حال ساخت یک هاب USB فشرده است. آن‌ها به یک LED برای نشان دادن برق (نارنجی ثابت) و دیگری برای نشان دادن فعالیت داده (آبی چشمک‌زن) نیاز دارند. با استفاده از LTST-C195TBKFKT، می‌توانند این کار را با یک فوت‌پرینت قطعه انجام دهند. طرح PCB شامل چهار پد و دو مقاومت محدودکننده جریان است - یکی محاسبه شده برای LED نارنجی در 30mA (مثلاً (5V - 2.0V)/0.03A = 100Ω) و دیگری برای LED آبی در 20mA (مثلاً (5V - 3.3V)/0.02A = 85Ω). یک میکروکنترلر پایه‌های مربوطه را به زمین متصل می‌کند تا هر رنگ را فعال کند. این امر فضای ذخیره می‌کند، هزینه BOM را کاهش می‌دهد و ظاهری تمیز و حرفه‌ای با دو رنگ متمایز از یک نقطه ارائه می‌دهد.

12. معرفی اصل کار

انتشار نور در LEDها بر اساس الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n 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. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. InGaN دارای گاف باند وسیع‌تری است و فوتون‌های پرانرژی‌تری در طیف آبی تولید می‌کند. AlInGaP گاف باند باریک‌تری دارد و فوتون‌های کم‌انرژی‌تری در طیف قرمز/نارنجی تولید می‌کند. لنز اپوکسی برای محافظت از چیپ، شکل‌دهی پرتو خروجی نور و افزایش استخراج نور عمل می‌کند.

13. روندهای توسعه

روند در LEDهای نشانگر SMD به سمت راندمان بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات ورودی الکتریکی) ادامه دارد که امکان مصرف توان کمتر و تولید گرمای کاهش‌یافته را فراهم می‌کند. مینیاتوری‌سازی روند کلیدی دیگری است، با کوچک‌تر شدن پکیج‌ها در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود می‌یابد. همچنین تمرکز فزاینده‌ای بر بهبود یکنواختی رنگ و تلرانس‌های دسته‌بندی دقیق‌تر برای پاسخگویی به نیازهای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند، مانند نمایشگرهای تمام‌رنگ و نورپردازی معماری وجود دارد. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی در حال افزایش است، با پکیج‌های چند چیپی بیشتر (مانند این LED دو رنگ) و حتی پکیج‌های حاوی IC کنترل (مانند LEDهای RGB آدرس‌پذیر) که برای ساده‌سازی طراحی سیستم رایج می‌شوند.