دیتاشیت فنی LTST-C195KGJRKT-5A - LED دو رنگ SMD (سبز/قرمز) - ابعاد بسته‌بندی - 5 ولت - 75 میلی‌وات

1. مرور کلی محصول

LTST-C195KGJRKT-5A یک LED دو رنگ از نوع دستگاه سطح‌نصب (SMD) است که از فناوری پیشرفته چیپ AlInGaP بهره می‌برد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند دو رنگ نشانگر مجزا از یک بسته‌بندی فشرده واحد هستند. این قطعه دارای خروجی فوق‌العاده روشن است و در یک بسته‌بندی استاندارد منطبق با EIA قرار دارد که آن را برای فرآیندهای مونتاژ خودکار از جمله لحیم‌کاری رفلوی مادون‌قرمز و فاز بخار مناسب می‌سازد. دستگاه مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود.

1.1 مزایای اصلی

• عملکرد دو رنگ:چیپ‌های LED سبز و قرمز مجزا را در یک بسته‌بندی واحد ادغام می‌کند، فضای برد را ذخیره کرده و طراحی برای نشان‌دهی چندحالته را ساده می‌سازد.
• روشنایی بالا:ماده AlInGaP در مقایسه با فناوری‌های سنتی LED، شدت نور برتری ارائه می‌دهد.
• سازگاری با تولید:در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره 7 اینچی بسته‌بندی شده و کاملاً با تجهیزات اتوماتیک پیک‌اندپلیس سرعت‌بالا سازگار است.
• سازگاری قوی با فرآیند:در برابر پروفایل‌های استاندارد لحیم‌کاری رفلوی مادون‌قرمز، از جمله موارد مورد نیاز برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) مقاومت می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. کارکرد LED تحت شرایطی که از این مقادیر فراتر رود توصیه نمی‌شود.

• اتلاف توان (P_d):75 میلی‌وات برای هر رنگ (سبز و قرمز). این حداکثر اتلاف توان مجاز در دستگاه است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):80 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان مستقیم لحظه‌ای است که معمولاً تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مشخص می‌شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):30 میلی‌آمپر DC. حداکثر جریان حالت پایدار برای کارکرد پیوسته قابل اطمینان.
• کاهش‌دهی جریان:کاهش خطی 0.4 میلی‌آمپر/°C از 25°C. حداکثر جریان مستقیم مجاز باید با افزایش دمای محیط بالاتر از 25°C کاهش یابد.
• ولتاژ معکوس (V_R):5 ولت. حداکثر ولتاژی که می‌توان در جهت معکوس در دو سر LED اعمال کرد.
• محدوده دمای کارکرد (T_opr):30-°C تا 85+°C.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی (T_stg):40-°C تا 85+°C.
• دمای لحیم‌کاری:در طول رفلوی مادون‌قرمز در برابر دمای 260°C به مدت 5 ثانیه مقاومت می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط (T_a) برابر 25°C و جریان تست (I_F) برابر 5mA اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• شدت نور (I_V):
  • سبز: حداقل 4.5 میلی‌کاندلا، مقدار معمول مشخص نشده، حداکثر 28.0 میلی‌کاندلا.
  • قرمز: حداقل 7.1 میلی‌کاندلا، مقدار معمول مشخص نشده، حداکثر 45.0 میلی‌کاندلا.
  • اندازه‌گیری بر اساس منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE است.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه (معمول) برای هر دو رنگ. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت نور به نصف مقدار محوری پیک خود کاهش می‌یابد.
• طول موج پیک (λ_P):
  • سبز: 574 نانومتر (معمول).
  • قرمز: 639 نانومتر (معمول).
• طول موج غالب (λ_d):
  • سبز: 571 نانومتر (معمول).
  • قرمز: 631 نانومتر (معمول).
  • این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و از نمودار رنگی CIE مشتق شده است.
• پهنای باند طیفی (Δλ):
  • سبز: 15 نانومتر (معمول).
  • قرمز: 20 نانومتر (معمول).
• ولتاژ مستقیم (V_F):
  • معمول: 1.9 ولت برای هر دو رنگ.
  • حداکثر: 2.3 ولت برای هر دو رنگ در I_F= 5mA.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر برای هر دو رنگ در V_R= 5V.

3. توضیح سیستم باینینگ

LEDها بر اساس شدت نورشان مرتب (باینینگ) می‌شوند تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. کد بین بخشی از شماره قطعه است (مثلاً 'K' و 'J' در LTST-C195KGJRKT-5A).

3.1 باینینگ شدت نور

رنگ سبز (حرف اول بعد از 'C195'):

• بین J: 4.5 میلی‌کاندلا (حداقل) تا 7.1 میلی‌کاندلا (حداکثر)
• بین K: 7.1 میلی‌کاندلا تا 11.2 میلی‌کاندلا
• بین L: 11.2 میلی‌کاندلا تا 18.0 میلی‌کاندلا
• بین M: 18.0 میلی‌کاندلا تا 28.0 میلی‌کاندلا

رنگ قرمز (حرف دوم بعد از 'C195'):

• بین K: 7.1 میلی‌کاندلا تا 11.2 میلی‌کاندلا
• بین L: 11.2 میلی‌کاندلا تا 18.0 میلی‌کاندلا
• بین M: 18.0 میلی‌کاندلا تا 28.0 میلی‌کاندلا
• بین N: 28.0 میلی‌کاندلا تا 45.0 میلی‌کاندلا

تلورانس روی هر بین شدت، ±15% است.این قطعه خاص (GJ) از بین سبز J و بین قرمز K استفاده می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند که برای طراحی ضروری هستند. در حالی که نمودارهای دقیق در متن بازتولید نشده‌اند، مفاهیم آنها در زیر تحلیل شده است.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

مشخصه I-V غیرخطی است. برای هر دو چیپ سبز و قرمز، ولتاژ مستقیم معمول در 5mA برابر 1.9V است. طراحان باید از این منحنی برای انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب استفاده کنند، زیرا یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود. حداکثر V_Fبرابر 2.3V باید برای محاسبات اتلاف توان در بدترین حالت استفاده شود.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

خروجی نور در محدوده کارکرد توصیه شده تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. با این حال، بازده ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش گرما کاهش یابد. مقادیر مشخص شده شدت نور در 5mA هستند؛ راه‌اندازی در حداکثر جریان پیوسته 30mA خروجی به مراتب بالاتری خواهد داشت اما نیازمند مدیریت حرارتی دقیق است.

4.3 مشخصات دمایی

عملکرد LED وابسته به دما است. شدت نور معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. ضریب کاهش‌دهی 0.4 میلی‌آمپر/°C برای جریان مستقیم یک پارامتر طراحی حیاتی برای جلوگیری از فرار حرارتی و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت، به ویژه در محیط‌های با دمای محیط بالا است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی و انتساب پایه‌ها

دستگاه از یک بسته‌بندی SMD استاندارد استفاده می‌کند. تلورانس‌های ابعادی کلیدی ±0.10mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

• انتساب پایه‌ها:
  • چیپ LED سبز: به پایه‌های 1 و 3 متصل است.
  • چیپ LED قرمز: به پایه‌های 2 و 4 متصل است.
• لنز:شفاف (Water Clear)، که اجازه می‌دهد رنگ واقعی چیپ (سبز و قرمز) قابل مشاهده باشد.

5.2 طرح پد لحیم‌کاری توصیه شده

یک الگوی لند (پایه) پیشنهادی ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان و تراز مناسب در طول رفلوی را تضمین کند. پایبندی به این الگوی به جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" کمک کرده و اتصال حرارتی و الکتریکی خوبی را تضمین می‌کند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل‌های لحیم‌کاری رفلوی

دو پروفایل رفلوی مادون‌قرمز (IR) پیشنهادی ارائه شده است: یکی برای فرآیند لحیم استاندارد (SnPb) و یکی برای فرآیند لحیم بدون سرب (SnAgCu). پروفایل بدون سرب نیازمند دمای پیک بالاتر (معمولاً تا 260°C) است. پیروی از منحنی زمان-دمای توصیه شده، شامل مناطق پیش‌گرم، خیساندن، رفلوی و خنک‌سازی، برای جلوگیری از شوک حرارتی به بسته‌بندی LED و اطمینان از یکپارچگی اتصال لحیم بسیار مهم است.

6.2 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلی یا ایزوپروپیل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه توصیه می‌شود. استفاده از مواد شیمیایی نامشخص می‌تواند به لنز پلاستیکی و بسته‌بندی آسیب برساند.

6.3 شرایط نگهداری

برای قابلیت اطمینان طولانی مدت، LEDها باید در محیطی که از 30°C و 70% رطوبت نسبی تجاوز نمی‌کند نگهداری شوند. قطعاتی که از بسته‌بندی اصلی ممانعت‌کننده رطوبت خارج شده‌اند باید ظرف یک هفته لحیم‌کاری رفلوی شوند. اگر نگهداری بیش از یک هفته ضروری است، باید در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کننده یا در اتمسفر نیتروژن نگهداری شده و قبل از مونتاژ پخته شوند (تقریباً 60°C به مدت 24 ساعت) تا رطوبت جذب شده حذف شده و از "پاپ‌کورنینگ" در طول رفلوی جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

دستگاه در نوار حامل برجسته استاندارد پیچیده شده روی قرقره‌هایی به قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شود.

• تعداد بسته‌بندی:4000 قطعه در هر قرقره کامل.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):500 قطعه برای مقادیر باقیمانده.
• مشخصات نوار:مطابق با ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• نوار پوششی:حفره‌های خالی قطعات با یک نوار پوششی بالایی مهر و موم می‌شوند.
• قطعات مفقود:حداکثر دو LED مفقود متوالی (حفره‌های خالی) طبق مشخصات قرقره مجاز است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• نشانگرهای وضعیت:ایده‌آل برای تجهیزاتی که نیازمند نشان‌دهی دوحالته هستند (مثلاً روشن/آماده‌به‌کار، وضعیت شارژ، فعالیت/خطای شبکه) با استفاده از رنگ‌های سبز و قرمز از یک قطعه واحد.
• نمایشگرهای پنل جلویی:در الکترونیک مصرفی، کنترل‌های صنعتی و فضای داخلی خودرو که فضا محدود است استفاده می‌شود.
• نور پس‌زمینه برای افسانه‌ها:می‌تواند برای روشن کردن آیکون‌ها یا نمادها در رنگ‌های مختلف استفاده شود.

8.2 ملاحظات طراحی مدار

روش راه‌اندازی:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگامی که چندین LED به صورت موازی استفاده می‌شوند،توصیه اکید می‌شودکه از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود (مدل مدار A). راه‌اندازی چندین LED به صورت موازی از یک مقاومت واحد (مدل مدار B) به دلیل تغییرات در ولتاژ مستقیم (V_F) LEDهای منفرد توصیه نمی‌شود، که می‌تواند منجر به تفاوت‌های قابل توجه در جریان و در نتیجه روشنایی شود.

محافظت در برابر ESD:LEDهای AlInGaP به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. آسیب ESD می‌تواند به صورت جریان نشتی معکوس بالا، ولتاژ مستقیم پایین، یا عدم روشنایی در جریان‌های پایین ظاهر شود. اقدامات پیشگیرانه باید در طول جابجایی و مونتاژ اجرا شوند:

• استفاده از مچ‌بندهای زمین‌شده و زیراندازهای ضداستاتیک.
• اطمینان از اینکه تمام تجهیزات و ایستگاه‌های کاری به درستی زمین شده‌اند.
• استفاده از یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیک روی لنز LED.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی این قطعه در قابلیت دو رنگ آن در یک بسته‌بندی SMD استاندارد واحد نهفته است. در مقایسه با استفاده از دو LED تک رنگ مجزا، صرفه‌جویی قابل توجهی در فضای PCB ارائه می‌دهد، تعداد قطعات را کاهش داده و لیست مواد (BOM) را ساده می‌سازد. استفاده از فناوری AlInGaP در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP برای چیپ قرمز، بازده نوری بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر و یکنواخت‌تر می‌شود. زاویه دید وسیع 130 درجه‌ای آن را برای کاربردهایی که دید از زوایای خارج از محور مهم است مناسب می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 آیا می‌توانم هر دو LED سبز و قرمز را همزمان راه‌اندازی کنم؟

بله، اما باید به طور مستقل از طریق پایه‌های مربوطه خود (1/3 برای سبز، 2/4 برای قرمز) راه‌اندازی شوند. راه‌اندازی همزمان آنها در حداکثر جریانشان، در صورت مدیریت نادرست، از ریتینگ اتلاف توان کل بسته‌بندی فراتر خواهد رفت. محاسبات حرارتی باید گرمای ترکیبی تولید شده را در نظر بگیرند.

10.2 تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_P) طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی نور ساطع شده حداکثر است. طول موج غالب (λ_d) طول موج واحدی است که با رنگ درک شده نور مطابقت دارد، همانطور که توسط نمودار رنگی CIE تعریف شده است. برای LEDهایی با طیف باریک، آنها اغلب نزدیک هستند، اما λ_dبرای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

10.3 چگونه کد بین در شماره قطعه را تفسیر کنم؟

برای LTST-C195GJRKT-5A، حروف "GJ" به ترتیب نشان‌دهنده بین شدت نور برای چیپ‌های سبز و قرمز هستند. 'G' مربوط به بین چیپ سبز است (که در این مورد 'J' است)، و 'J' مربوط به بین چیپ قرمز است (که در این مورد 'K' است). برای محدوده دقیق میلی‌کاندلا برای بین‌های J و K به بخش 3.1 مراجعه کنید.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: نشانگر وضعیت دوگانه برق برای یک دستگاه قابل حمل.یک دستگاه پزشکی دستی فشرده نیازمند یک نشانگر واضح و بهینه از نظر فضا برای وضعیت باتری است: سبز ثابت برای "شارژ کافی"، سبز چشمک‌زن برای "در حال شارژ"، و قرمز ثابت برای "باتری ضعیف".

پیاده‌سازی:LTST-C195KGJRKT-5A یک انتخاب ایده‌آل است. یک پین GPIO میکروکنترلر LED سبز (پایه‌های 1/3) را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان 100Ω (برای تقریباً 20mA در منبع تغذیه تقریباً 3.3V، با در نظر گرفتن V_F~1.9V) راه‌اندازی می‌کند. یک پین GPIO دیگر LED قرمز (پایه‌های 2/4) را از طریق یک مقاومت مشابه راه‌اندازی می‌کند. فریم‌ور حالت‌های چشمک‌زن و ثابت را کنترل می‌کند. این طراحی فقط از یک جای پایه قطعه به جای دو تا استفاده می‌کند، مسیریابی را ساده کرده و ظاهری تمیز و حرفه‌ای ارائه می‌دهد.

12. معرفی اصل فناوری

LED بر اساس ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند. چیپ سبز از یک فرمول‌بندی برای انتشار تقریباً 571nm و چیپ قرمز از یک فرمول‌بندی متفاوت برای انتشار تقریباً 631nm استفاده می‌کند. لنز "شفاف" از اپوکسی یا سیلیکون ساخته شده که برای این طول‌موج‌ها شفاف است و اجازه می‌دهد رنگ واقعی چیپ بدون پخش یا تبدیل رنگ دیده شود.

13. روندها و تحولات صنعت

روند در LEDهای نشانگر SMD به سمت بازده بالاتر، اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر و افزایش قابلیت‌ها ادامه دارد. LEDهای دو رنگ و چند رنگ در بسته‌بندی‌های واحد برای پاسخ به تقاضاهای کوچک‌سازی و رابط‌های کاربری غنی‌تر رایج‌تر می‌شوند. همچنین تمرکز بر بهبود قابلیت اطمینان تحت شرایط سخت، مانند پروفایل‌های رفلوی دمای بالاتر مورد نیاز برای لحیم‌کاری بدون سرب و مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی وجود دارد. علاوه بر این، ادغام مقاومت‌های محدودکننده جریان یا حتی ICهای درایور درون بسته‌بندی LED ("LEDهای هوشمند") یک روند نوظهور برای ساده‌سازی بیشتر طراحی مدار و بهبود یکنواختی عملکرد است.