دیتاشیت LED SMD تمام‌رنگ LTST-B32JEGBK-AT - ارتفاع 0.65 میلی‌متر - جریان مستقیم 25mA/20mA - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

LTST-B32JEGBK-AT یک LED نصب سطحی تمام‌رنگ و فشرده است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن طراحی شده که نیاز به نشانگری با رنگ‌های زنده یا نور پس‌زمینه در حداقل فضای اشغالی دارند. این قطعه سه چیپ نیمه‌هادی مجزا را در یک بسته‌بندی واحد ادغام می‌کند: یک چیپ AlInGaP برای انتشار نور قرمز و دو چیپ InGaN برای انتشار نور سبز و آبی. این ترکیب امکان تولید طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها را از طریق کنترل جداگانه یا ترکیبی سه منبع نور اصلی فراهم می‌کند. ویژگی تعیین‌کننده آن پروفایل فوق‌العاده نازک 0.65 میلی‌متری است که آن را برای کاربردهایی که فضای عمودی به شدت محدود است، مانند لوازم الکترونیکی مصرفی فوق‌نازک، دستگاه‌های پوشیدنی یا پنل‌های کنترل پیشرفته مناسب می‌سازد.

این LED روی نوار 8 میلی‌متری بسته‌بندی شده و روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ عرضه می‌شود که مطابق با استانداردهای EIA است. این امر تضمین می‌کند که با تجهیزات مونتاژ اتوماتیک پیک و پلیس پرسرعت که معمولاً در تولید انبوه استفاده می‌شود، سازگاری دارد. علاوه بر این، برای فرآیندهای لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز (IR) بدون سرب واجد شرایط است که با مقررات زیست‌محیطی و شیوه‌های تولید معاصر همسو است.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).
• پروفایل بسته‌بندی فوق‌نازک با ارتفاع تنها 0.65 میلی‌متر.
• از فناوری کارآمد AlInGaP برای نور قرمز و فناوری InGaN برای نور سبز و آبی استفاده می‌کند که منجر به شدت نور بالا می‌شود.
• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای جابجایی خودکار.
• طرح کلی بسته‌بندی مطابق با استاندارد EIA.
• طراحی شده برای سازگاری با سطوح راه‌اندازی مدار مجتمع (IC).
• مناسب برای استفاده با تجهیزات قرارگیری خودکار.
• مقاوم در برابر پروفایل‌های استاندارد لحیم‌کاری بازجریانی مادون قرمز.

1.2 کاربردها

• نشانگر وضعیت و برق در تجهیزات مخابراتی، دستگاه‌های اتوماسیون اداری، لوازم خانگی و سیستم‌های کنترل صنعتی.
• نور پس‌زمینه برای صفحه‌کلیدها، کی‌پدها و دکمه‌های کنترل.
• روشنایی برای نمایشگرهای ریز و نورپردازی نمادین.
• نور سیگنال عمومی که در آن قابلیت چندرنگی مورد نیاز است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

عملکرد LTST-B32JEGBK-AT توسط مجموعه جامعی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف می‌شود. درک این مشخصات برای طراحی مدار قابل اعتماد و دستیابی به عملکرد بصری مطلوب بسیار مهم است.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در زیر یا در این محدودیت‌ها تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان (Pd):قرمز: 62.5 میلی‌وات، سبز/آبی: 76 میلی‌وات. این پارامتر، همراه با مقاومت حرارتی، حداکثر توان مجاز برای جلوگیری از گرمای بیش از حد را تعیین می‌کند.
• جریان مستقیم پیک (I_F(PEAK)):قرمز: 60 میلی‌آمپر، سبز/آبی: 100 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پالسی مجاز است که معمولاً در چرخه کاری کم (1/10) و عرض پالس کوتاه (0.1ms) مشخص می‌شود و برای مالتی‌پلکسینگ یا پالس‌های کوتاه مدت با روشنایی بالا مفید است.
• جریان مستقیم DC (I_F):قرمز: 25 میلی‌آمپر، سبز/آبی: 20 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پیوسته توصیه شده برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت است.
• تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD):قرمز: 2000 ولت (HBM)، سبز/آبی: 1000 ولت (HBM). چیپ‌های سبز و آبی InGaN عموماً نسبت به چیپ قرمز AlInGaP حساسیت بیشتری به ESD دارند که مستلزم اقدامات احتیاطی سخت‌گیرانه‌تر در جابجایی است.
• دمای کار و نگهداری:40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (کار)، 40- درجه سانتی‌گراد تا 90+ درجه سانتی‌گراد (نگهداری). این شرایط محیطی را که دستگاه می‌تواند تحمل کند تعریف می‌کند.
• شرایط لحیم‌کاری مادون قرمز:مقاوم در برابر دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه، که یک شرایط استاندارد برای فرآیندهای بازجریانی بدون سرب است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول و تضمین شده هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد اندازه‌گیری شده‌اند (Ta=25°C, I_F=5mA مگر اینکه خلاف آن ذکر شود).

• شدت نور (I_V):بر حسب میلی‌کاندلا (mcd) اندازه‌گیری می‌شود. حداقل مقادیر عبارتند از: قرمز: 26.0 mcd، سبز: 122.0 mcd، آبی: 22.0 mcd. چیپ سبز به دلیل بازدهی بالای ماده InGaN در این طول موج و حساسیت پیک چشم انسان در ناحیه سبز، خروجی به مراتب بالاتری را نشان می‌دهد.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً 120 درجه. این زاویه دید گسترده نشان‌دهنده الگوی انتشار لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است که روشنایی یکنواختی را در یک ناحیه وسیع فراهم می‌کند.
• طول موج انتشار پیک (λ_P):مقادیر معمول: قرمز: 632 نانومتر، سبز: 518 نانومتر، آبی: 468 نانومتر. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• طول موج غالب (λ_d):طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند. محدوده‌های مشخص شده عبارتند از: قرمز: 616-628 نانومتر، سبز: 519-537 نانومتر، آبی: 464-479 نانومتر.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):مقادیر معمول: قرمز: 12 نانومتر، سبز: 27 نانومتر، آبی: 20 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است. نور قرمز از AlInGaP تمایل به طیف باریک‌تری نسبت به سبز/آبی از InGaN دارد.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در 5mA: قرمز: 1.50-2.15V، سبز: 2.00-3.20V، آبی: 2.00-3.20V. V_Fپایین‌تر چیپ قرمز مشخصه فناوری AlInGaP در مقایسه با InGaN است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 10 میکروآمپر در V_R=5V. LEDها برای عملکرد بایاس معکوس طراحی نشده‌اند؛ این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش کیفیت است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و تطابق روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای نوری کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شدت نور (روشنایی)

هر رنگ در چند رتبه (مثلاً A, B, C...) دسته‌بندی می‌شود. شدت نور در جریان راه‌اندازی استاندارد 5mA اندازه‌گیری می‌شود. به عنوان مثال، دسته 'A' قرمز محدوده 26.0-31.0 mcd را پوشش می‌دهد، در حالی که دسته 'E' محدوده 54.0-65.0 mcd را پوشش می‌دهد. سبز و آبی جداول دسته‌بندی مخصوص به خود را دارند. یک تلرانس +/-10% در هر دسته اعمال می‌شود. طراحان باید کد دسته مورد نیاز را مشخص کنند تا یکنواختی روشنایی در چندین واحد در یک مجموعه تضمین شود.

3.2 دسته‌بندی رنگ (طول موج غالب)

این دسته‌بندی ثبات رنگ را تضمین می‌کند. LEDها بر اساس طول موج غالبشان مرتب می‌شوند. به عنوان مثال، قرمز از 616-628 نانومتر در گام‌های 1 نانومتری (دسته‌های 1-4) دسته‌بندی می‌شود. سبز از 519-537 نانومتر (دسته‌های 1-6) و آبی از 464-479 نانومتر (دسته‌های 1-5) دسته‌بندی می‌شود. هر دسته یک تلرانس +/-1 نانومتر دارد. مشخص کردن یک دسته رنگ برای کاربردهایی که تطابق دقیق رنگ مورد نیاز است، مانند نمایشگرهای چند LED یا نشانگرهای وضعیتی که در آن همه LEDهای قرمز باید یکسان به نظر برسند، حیاتی است.

4. تحلیل منحنی عملکرد

در حالی که نمودارهای خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند (شکل 1، شکل 5)، مفاهیم آنها استاندارد است.

• منحنی I-V:ولتاژ مستقیم (V_F) با جریان (I_F) به صورت غیرخطی و نمایی که مشخصه یک دیود است افزایش می‌یابد. منحنی به دلیل مواد نیمه‌هادی و شکاف باند متفاوت برای هر رنگ چیپ متفاوت خواهد بود.
• شدت نور در مقابل جریان:خروجی نور عموماً در محدوده کاری نرمال متناسب با جریان مستقیم است، اما بازدهی ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی و افت (droop) کاهش یابد.
• توزیع طیفی:طیف خروجی برای چیپ قرمز تضمین می‌شود که تک‌پیک باشد. نمودارها توان تابشی نسبی در مقابل طول موج را نشان می‌دهند که طول موج پیک (λ_P) و نیم‌عرض طیفی (Δλ) را نشان می‌دهد.
• الگوی زاویه دید:یک نمودار قطبی (شکل 5) توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد و زاویه دید 120 درجه‌ای را تأیید می‌کند که در آن شدت به نصف مقدار محوری خود می‌رسد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی و تخصیص پایه‌ها

دستگاه از یک فوت‌پرینت استاندارد SMD پیروی می‌کند. تخصیص پایه‌ها به وضوح تعریف شده است: پایه 2 کاتد برای چیپ قرمز، پایه 3 برای چیپ سبز و پایه 4 برای چیپ آبی است. آند مشترک احتمالاً پایه 1 است (که توسط پیکربندی استاندارد LED RGB القا می‌شود). تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.1mm ارائه شده‌اند. ارتفاع فوق‌نازک 0.65mm یک ویژگی مکانیکی کلیدی است.

5.2 طرح پیشنهادی پد اتصال PCB

یک طرح لند پترن ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری صحیح و پایداری مکانیکی برقرار است. پایبندی به این فوت‌پرینت توصیه شده برای دستیابی به اتصالات لحیمی قابل اعتماد، جلوگیری از پدیده "سنگ قبر" (tombstoning) و اطمینان از تراز صحیح در طول فرآیند بازجریانی ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 شرایط لحیم‌کاری بازجریانی IR (فرآیند بدون سرب)

یک پروفایل بازجریانی دقیق توصیه می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل مرحله پیش‌گرم، زمان تعریف شده بالاتر از نقطه ذوب و دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه است. دستگاه برای تحمل حداکثر دو بار این پروفایل درجه‌بندی شده است. برای تعمیر دستی با هویه، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه برای هر اتصال، و فقط یک بار محدود شود.

6.2 نگهداری و جابجایی

• اقدامات احتیاطی ESD:استفاده اجباری از بند مچ دست، زیرانداز ضد استاتیک و تجهیزات زمین‌شده مناسب الزامی است، به ویژه برای چیپ‌های حساس به ESD سبز و آبی.
• سطح حساسیت رطوبت (MSL):دستگاه در سطح MSL 3 درجه‌بندی شده است. هنگامی که کیسه اصلی مهر و موم رطوبتی باز می‌شود، قطعات باید در صورت نگهداری در شرایط ≤ 30°C/60% RH، ظرف یک هفته تحت لحیم‌کاری بازجریانی قرار گیرند. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه اصلی، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت در حدود 60 درجه سانتی‌گراد به مدت حداقل 20 ساعت است تا از پدیده "پاپ کورن" در حین بازجریانی جلوگیری شود.
• تمیز کردن:اگر تمیز کردن پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل یا اتیل الکل استفاده شود. غوطه‌وری باید در دمای معمولی و کمتر از یک دقیقه باشد. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی یا لنز LED آسیب برساند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها روی نوار حامل برجسته، به عرض 8 میلی‌متر، پیچیده شده روی قرقره‌های استاندارد با قطر 7 اینچ (178mm) عرضه می‌شوند. هر قرقره حاوی 4000 قطعه است. نوار دارای یک نوار پوششی برای محافظت از قطعات است. قرقره‌ها معمولاً سه عدد در هر کارتن داخلی بسته‌بندی می‌شوند. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA-481 است. شماره قطعه LTST-B32JEGBK-AT به طور منحصر به فرد این نوع خاص تمام‌رنگ با لنز شفاف آب را شناسایی می‌کند.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

هر کانال رنگ (قرمز، سبز، آبی) باید به طور مستقل راه‌اندازی شود. یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر پایه آند برای تنظیم جریان مستقیم مورد نظر و محافظت از LED ضروری است. مقدار مقاومت با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از آنجایی که V_Fبرای هر رنگ متفاوت است، حتی اگر از همان ولتاژ منبع و در همان جریان راه‌اندازی شوند، معمولاً به سه مقدار مقاومت مختلف نیاز خواهد بود. برای کنترل دقیق جریان یا مالتی‌پلکس کردن بسیاری از LEDها، استفاده از درایورهای IC اختصاصی LED یا منابع جریان ثابت توصیه می‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان کم است، طراحی حرارتی مناسب روی PCB برای طول عمر و حفظ خروجی نوری پایدار مهم است. اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس به پد حرارتی (در صورت وجود) یا پدهای لحیمی LED متصل است تا به عنوان هیت سینک عمل کند، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز یا در دمای محیطی بالا.

8.3 طراحی نوری

لنز شفاف آب یک الگوی نور گسترده و پخش شده فراهم می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به نور متمرکز یا الگوهای پرتو خاص دارند، اپتیک ثانویه (مانند لوله‌های نوری، لنزها یا دیفیوزرها) باید با در نظر گرفتن زاویه دید 120 درجه‌ای LED و جدایی فضایی سه چیپ رنگ در داخل بسته‌بندی طراحی شوند، که می‌تواند بر ترکیب رنگ در فواصل نزدیک تأثیر بگذارد.

9. مقایسه و تمایز فنی

عامل تمایز اصلی LTST-B32JEGBK-AT ترکیب گاموت رنگ کامل RGB در یک ارتفاع بسته‌بندی فوق‌نازک 0.65mm است. در مقایسه با فناوری قدیمی‌تر که از LEDهای تک‌رنگ مجزا یا بسته‌بندی‌های RGB بزرگتر استفاده می‌کند، این دستگاه امکان طراحی محصولات باریک‌تر را فراهم می‌کند. استفاده از AlInGaP برای قرمز، در مقایسه با برخی دیگر از فناوری‌های LED قرمز، بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. سازگاری آن با مونتاژ خودکار و فرآیندهای بازجریانی استاندارد، در مقایسه با دستگاه‌هایی که نیاز به لحیم‌کاری دستی یا جابجایی ویژه دارند، پیچیدگی و هزینه تولید را کاهش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 چرا حداکثر جریان DC برای قرمز (25mA) در مقابل سبز/آبی (20mA) متفاوت است؟

این تفاوت ناشی از خواص ذاتی مواد و طراحی چیپ است. چیپ قرمز AlInGaP معمولاً می‌تواند در مقایسه با چیپ‌های سبز و آبی InGaN، در محدودیت‌های حرارتی یکسان بسته‌بندی، چگالی جریان کمی بالاتری را تحمل کند که منجر به جریان پیوسته با درجه‌بندی بالاتر می‌شود.

10.2 آیا می‌توانم هر سه رنگ را با یک مقاومت روی آند مشترک راه‌اندازی کنم؟

خیر. به دلیل تفاوت قابل توجه ولتاژهای مستقیم (V_F) چیپ‌های قرمز، سبز و آبی، اتصال موازی آن‌ها با یک مقاومت محدودکننده جریان منجر به جریان‌های شدیداً نامتعادل می‌شود. رنگی که کمترین V_Fرا دارد (قرمز) بیشتر جریان را می‌کشد و ممکن است از درجه‌بندی خود فراتر رود، در حالی که بقیه ممکن است کم‌نور باشند یا اصلاً روشن نشوند. هر کانال رنگ باید مکانیزم محدودکننده جریان مستقل خود را داشته باشد.

10.3 "کد دسته" به چه معناست و چرا مشخص کردن آن مهم است؟

به دلیل تغییرات تولیدی، LEDها یکسان نیستند. آن‌ها پس از تولید بر اساس شدت نور و طول موج غالب اندازه‌گیری شده مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. مشخص کردن یک کد دسته هنگام سفارش تضمین می‌کند که LEDهایی با روشنایی و رنگ تقریباً یکسان دریافت می‌کنید. این برای کاربردهایی که از چندین LED استفاده می‌کنند و یکنواختی بصری مورد نیاز است (مانند یک پنل نور پس‌زمینه یا نمایشگر چند بخشی) حیاتی است. استفاده از LEDهای دسته‌های مختلف می‌تواند منجر به تفاوت‌های قابل توجه در روشنایی یا رنگ شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک نشانگر وضعیت چندرنگ برای یک روتر شبکه

یک طراح به سه LED وضعیت (برق، اینترنت، Wi-Fi) نیاز دارد اما فقط فضای یک فوت‌پرینت LED روی PCB دارد. LTST-B32JEGBK-AT انتخاب می‌شود. میکروکنترلر هر رنگ را به طور مستقل راه‌اندازی می‌کند: قرمز برای "خاموش/خطای برق"، سبز برای "عملکرد عادی"، آبی برای "فعال بودن Wi-Fi" و ترکیباتی مانند فیروزه‌ای (سبز+آبی) برای سایر حالت‌ها. ارتفاع 0.65mm در داخل محفظه نازک روتر جای می‌گیرد. طراح یک دسته رنگ تنگ (مثلاً دسته سبز 2: 522-525nm) و یک دسته شدت نور متوسط را مشخص می‌کند تا ثبات رنگ و روشنایی در تمام واحدهای تولید شده تضمین شود. پروفایل بازجریانی توصیه شده در مونتاژ استفاده می‌شود و دستگاه از تمام تست‌های قابلیت اطمینان عبور می‌کند.

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 و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. رنگ (طول موج) نور منتشر شده توسط انرژی شکاف باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) دارای شکاف باندی متناظر با نور قرمز و کهربایی-نارنجی است. InGaN (ایندیم گالیم نیترید) دارای شکاف باند وسیع‌تر و قابل تنظیمی است که قادر به انتشار نور از طیف فرابنفش تا آبی و سبز است. با ادغام چیپ‌های این مواد مختلف در یک بسته‌بندی، قابلیت تمام‌رنگ حاصل می‌شود.

13. روندهای توسعه

روند در LEDهای SMD برای نشانگرها و نورهای پس‌زمینه به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات)، اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر و پروفایل‌های پایین‌تر برای امکان‌پذیر ساختن محصولات نهایی نازک‌تر ادامه دارد. همچنین تلاشی برای بهبود بازآفرینی رنگ و ثبات وجود دارد. علاوه بر این، ادغام الکترونیک کنترل (مانند درایورها یا مدارهای مدولاسیون عرض پالس) در داخل بسته‌بندی LED خود یک توسعه جاری است تا طراحی سیستم ساده‌تر شود. استفاده از مواد پیشرفته و فناوری‌های بسته‌بندی در مقیاس چیپ (CSP) احتمالاً محدودیت‌های مینیاتوری‌سازی و عملکرد را بیشتر پیش خواهد برد.