دیتاشیت LED تمام‌رنگ SMD مدل LTST-C19HE1WT-5A - ابعاد 3.2x1.6x0.35mm - ولتاژ 1.6-3.2V - توان 0.08W - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ال ای دی LTST-C19HE1WT-5A یک LED تمام‌رنگ و نصب‌سطحی است که برای کاربردهای الکترونیکی مدرن که نیازمند اندازه فشرده و نشانگر چندرنگ هستند طراحی شده است. این قطعه، چیپ‌های LED قرمز، سبز و آبی (RGB) را در یک پکیج فوق‌نازک واحد ادغام کرده و امکان ایجاد طیف وسیعی از رنگ‌ها را از طریق کنترل جداگانه یا ترکیبی سه کانال فراهم می‌کند. هدف اصلی طراحی آن، ارائه یک راه‌حل نورپردازی همه‌کاره برای محیط‌های مونتاژ خودکار با محدودیت فضا است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت کلیدی این قطعه، ترکیب ابعاد مینیاتوری با قابلیت تمام‌رنگ است. ارتفاع پکیج به‌طور استثنایی کم و برابر 0.35 میلی‌متر است که آن را برای کاربردهایی که محدودیت ارتفاع عمودی دارند، مانند نمایشگرهای فوق‌نازک یا ماژول‌های نور پس‌زمینه کی‌برد و کی‌پد مناسب می‌سازد. این قطعه مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است و اطمینان می‌دهد که استانداردهای بین‌المللی محیط زیست را رعایت می‌کند. این قطعه بر روی نوار 8 میلی‌متری و قرقره‌های با قطر 7 اینچ بسته‌بندی شده که با تجهیزات استاندارد Pick-and-Place خودکار مورد استفاده در تولید انبوه الکترونیک سازگار است. بازارهای هدف اصلی شامل تجهیزات مخابراتی (مانند تلفن‌های همراه)، دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند لپ‌تاپ‌ها)، سیستم‌های شبکه، لوازم خانگی و تابلوهای داخلی است. ویژگی‌های درایو سازگار با آی‌سی و مناسب بودن برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز، ادغام آن را در خطوط مونتاژ مدرن برد مدار چاپی (PCB) بیشتر تقویت می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تحلیل عینی از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی ذکر شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

درک حداکثر مقادیر مجاز مطلق برای اطمینان از قابلیت اطمینان قطعه و جلوگیری از خرابی زودرس حیاتی است. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. اتلاف توان بین رنگ‌ها کمی متفاوت است: 80 میلی‌وات برای چیپ‌های آبی و سبز و 75 میلی‌وات برای چیپ قرمز. این نشان‌دهنده تفاوت احتمالی در ویژگی‌های حرارتی یا بازده مواد نیمه‌هادی مختلف است. حداکثر جریان مستقیم مجاز، تحت چرخه کاری 1/10 و پهنای پالس 0.1 میلی‌ثانیه، برای آبی/سبز 100 میلی‌آمپر و برای قرمز 80 میلی‌آمپر است. ریتینگ جریان مستقیم پیوسته DC برای آبی/سبز 20 میلی‌آمپر و برای قرمز 30 میلی‌آمپر است. این قطعه برای کار در محدوده دمایی 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد ریت شده و محدوده دمای ذخیره‌سازی وسیع‌تری از 30- تا 100+ درجه سانتی‌گراد دارد. یک مشخصه کلیدی لحیم‌کاری، شرایط ریفلو مادون‌قرمز است که نباید بیش از 260 درجه سانتی‌گراد برای مدت بیش از 10 ثانیه باشد؛ این یک استاندارد برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

شرایط آزمایش معمول برای پارامترهای نوری و الکتریکی کلیدی در Ta=25°C و با جریان مستقیم (IF) 5mA است. شدت نور (Iv) به‌طور قابل توجهی بر اساس رنگ متفاوت است که به دلیل بازده متفاوت فناوری‌های نیمه‌هادی زیربنایی (AlInGaP برای قرمز، InGaN برای سبز و آبی) انتظار می‌رود. برای LED آبی، حداقل شدت نور 11.2 mcd و حداکثر آن 45.0 mcd است. LED سبز بازه خروجی بسیار بالاتری را نشان می‌دهد، از حداقل 28.0 mcd تا حداکثر 280.0 mcd. LED قرمز از 11.2 mcd تا 71.0 mcd متغیر است. زاویه دید (2θ1/2) 130 درجه وسیع است که برای پکیج لنز پخش‌کننده نور معمول بوده و توزیع نور گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند. طول موج‌های اوج تابش (λP) عبارتند از: 468nm (آبی)، 530nm (سبز) و 632nm (قرمز). طول موج‌های غالب (λd) متناظر عبارتند از: 470nm، 528nm و 624nm. مقادیر نیم‌عرض خط طیفی (Δλ) عبارتند از: 26nm (آبی)، 35nm (سبز) و 17nm (قرمز) که نشان‌دهنده خلوص طیفی است و قرمز باریک‌ترین است. ولتاژ مستقیم (VF) در 5mA برای آبی/سبز از 2.50V تا 3.20V و برای قرمز از 1.60V تا 2.30V متغیر است. حداکثر جریان معکوس (IR) در VR=5V برای همه رنگ‌ها 10 μA است.

3. توضیح سیستم باینینگ

این محصول از یک سیستم باینینگ برای دسته‌بندی واحدها بر اساس شدت نور آن‌ها در جریان آزمایش استاندارد 5mA استفاده می‌کند. این به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با سطوح روشنایی یکنواخت را برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.1 باینینگ شدت نور

لیست‌های کد بین جداگانه برای هر رنگ ارائه شده است که بازه‌های عملکرد متفاوت آن‌ها را منعکس می‌کند. هر بین دارای یک مقدار حداقل و حداکثر شدت نور است و یک تلرانس 15%± در هر بین اعمال می‌شود. برای LED آبی، بین‌ها عبارتند از: L (11.2-18.0 mcd)، M (18.0-28.0 mcd) و N (28.0-45.0 mcd). برای LED سبز، بین‌ها عبارتند از: N (28.0-45.0 mcd)، P (45.0-71.0 mcd)، Q (71.0-112.0 mcd)، R (112.0-180.0 mcd) و S (180.0-280.0 mcd). برای LED قرمز، بین‌ها عبارتند از: L (11.2-18.0 mcd)، M (18.0-28.0 mcd)، N (28.0-45.0 mcd) و P (45.0-71.0 mcd). این باینینگ برای کاربردهایی که نیاز به ترکیب رنگ یکنواخت یا سطوح روشنایی خاص دارند حیاتی است، زیرا پیش‌بینی‌پذیری در ظاهر محصول نهایی را تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمول اشاره می‌کند که رابطه بین پارامترهای مختلف را به صورت گرافیکی نشان می‌دهند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های استاندارد برای چنین قطعاتی معمولاً شامل منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V) برای هر رنگ است که غیرخطی بوده و بین چیپ قرمز (Vf پایین‌تر) و چیپ‌های آبی/سبز (Vf بالاتر) متفاوت است. منحنی‌های شدت نور در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهند که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد و ممکن است در جریان‌های بالاتر به حالت اشباع نزدیک شود. منحنی‌های شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط برای درک کاهش روشنایی در دمای عملیاتی بالا حیاتی هستند. نمودارهای توزیع طیفی به صورت بصری طول موج اوج و نیم‌عرض طیفی هر رنگ را به تصویر می‌کشند. تحلیل این منحنی‌ها به طراحان اجازه می‌دهد تا جریان‌های درایو را برای روشنایی و بازده مطلوب بهینه‌سازی کنند و در عین حال اثرات حرارتی و مصرف توان را مدیریت نمایند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و تخصیص پایه‌ها

این قطعه دارای یک پکیج SMD استاندارد صنعتی است. رنگ لنز سفید پخش‌کننده است که به ترکیب منابع نور رنگی جداگانه برای ایجاد ظاهر رنگی ترکیبی یکنواخت کمک می‌کند. تخصیص پایه‌ها به وضوح تعریف شده است: پایه 1 آند برای چیپ قرمز AlInGaP، پایه 2 آند برای چیپ سبز InGaN و پایه 3 آند برای چیپ آبی InGaN است. کاتد هر سه چیپ به صورت داخلی به یک ترمینال مشترک متصل شده‌اند (معمولاً پد حرارتی یا یک پایه کاتد مشخص، همانطور که توسط پیکربندی‌های استاندارد LED RGB القا می‌شود، اگرچه نقطه اتصال مشترک دقیق باید از نقشه ابعادی تأیید شود). تمام تلرانس‌های ابعادی 0.1± میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 پد اتصال PCB توصیه شده

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه شده برای برد مدار چاپی ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که لحیم‌کاری و پایداری مکانیکی به درستی انجام می‌شود. پایبندی به این الگوی توصیه شده برای دستیابی به اتصالات لحیم قابل اطمینان، مدیریت اتلاف حرارت و جلوگیری از پدیده "تومب‌ستونینگ" در طول فرآیند ریفلو ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو مادون‌قرمز

برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب، یک پروفایل ریفلو خاص پیشنهاد شده است. حداکثر دما نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان در این حداکثر دما یا بالاتر از آن باید حداکثر به 10 ثانیه محدود شود. یک مرحله پیش‌گرم نیز توصیه می‌شود. دیتاشیت تأکید می‌کند که چون طراحی‌های برد، خمیرهای لحیم و فرها متفاوت هستند، پروفایل ارائه شده یک راهنما است و باید مشخصه‌سازی خاص برای هر برد انجام شود. این قطعه تأیید شده است که پروفایل‌های ریفلو استاندارد JEDEC را تحمل می‌کند.

6.2 شرایط نگهداری و جابجایی

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. اقدامات احتیاطی جابجایی مانند استفاده از مچ‌بند و تجهیزات زمین‌شده اجباری است. برای نگهداری، کیسه‌های ضد رطوبت بازنشده (با ماده خشک‌کننده) باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤90% نگهداری شوند و دوره توصیه شده استفاده ظرف یک سال است. پس از باز شدن بسته‌بندی اصلی، محیط نگهداری باید ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% باشد. قطعاتی که از بسته‌بندی خود خارج شده‌اند باید ظرف یک هفته ریفلو شوند (سطح حساسیت رطوبت 3، MSL 3). اگر مدت طولانی‌تری خارج از کیسه نگهداری شوند، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (مثلاً 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 20 ساعت) دارند تا از "پاپ‌کورنینگ" در حین ریفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

اگر پس از لحیم‌کاری نیاز به تمیزکاری است، فقط باید از حلال‌های مشخص شده استفاده شود. غوطه‌وری LED در الکل اتیلیک یا ایزوپروپیل الکل در دمای معمولی به مدت کمتر از یک دقیقه قابل قبول است. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به مواد پکیج آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

این قطعه در قالب نوار و قرقره سازگار با مونتاژ خودکار عرضه می‌شود. عرض نوار 8 میلی‌متر است که بر روی قرقره استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) پیچیده شده است. هر قرقره حاوی 4000 قطعه است. برای مقادیر کمتر، حداقل مقدار بسته‌بندی 500 قطعه برای باقی‌مانده‌ها موجود است. بسته‌بندی از مشخصات ANSI/EIA 481 پیروی می‌کند. نوار از یک پوشش بالایی برای مهر و موم کردن جیب‌های خالی استفاده می‌کند و حداکثر تعداد مجاز قطعات گمشده متوالی در نوار دو عدد است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این LED برای انواع کاربردها بسیار مناسب است:نشانگرهای وضعیت:قابلیت چندرنگ به یک LED واحد اجازه می‌دهد تا چندین حالت سیستم را نشان دهد (مثلاً روشن=سبز، آماده به کار=آبی، خطا=قرمز).نور پس‌زمینه:ایده‌آل برای نور پس‌زمینه کی‌پد، کی‌برد یا پنل‌های تزئینی کوچک، جایی که اثرات تغییر رنگ مطلوب است.نمایشگرهای میکرو:می‌تواند در آرایه‌هایی برای تشکیل نمایشگرهای گرافیکی یا نمادین ساده تمام‌رنگ استفاده شود.الکترونیک مصرفی:در تلفن‌ها، لپ‌تاپ‌ها و لوازم خانگی برای نورپردازی زیبایی‌شناختی و عملکردی یافت می‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی

طراحان باید چندین عامل را در نظر بگیرند:محدود کردن جریان:هر کانال رنگی باید مقاومت محدودکننده جریان مخصوص به خود را داشته باشد یا توسط یک منبع جریان ثابت درایو شود، زیرا ولتاژهای مستقیم متفاوت هستند.ترکیب رنگ:دستیابی به یک نقطه سفید خاص یا رنگ ترکیبی نیاز به کالیبراسیون دقیق جریان‌های درایو برای هر چیپ دارد و باید تغییرات باینینگ را در نظر گرفت.مدیریت حرارتی:علیرغم توان پایین آن، اطمینان از عدم تجاوز از حداکثر دمای اتصال برای طول عمر حیاتی است، به ویژه در فضاهای محصور.محافظت در برابر ESD:در محیط‌های حساس، ممکن است لازم باشد محافظت ESD روی خطوط سیگنال درایو آندهای LED گنجانده شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LTST-C19HE1WT-5A در پروفایل فوق‌نازک 0.35 میلی‌متری آن در ترکیب با عملکرد کامل RGB در یک پکیج استاندارد EIA نهفته است. در مقایسه با LEDهای تک‌رنگ مجزا یا پکیج‌های RGB بزرگتر، صرفه‌جویی قابل توجهی در فضای PCB ارائه می‌دهد. استفاده از فناوری‌های پیشرفته چیپ InGaN و AlInGaP بازده نوری خوبی فراهم می‌کند. سازگاری آن با ریفلو مادون‌قرمز استاندارد و بسته‌بندی نوار و قرقره، آن را به یک راه‌حل "دراپ-این" برای خطوط SMT مدرن تبدیل می‌کند و پیچیدگی مونتاژ را در مقایسه با قرار دادن دستی سه LED جداگانه کاهش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم هر سه رنگ را از یک منبع تغذیه 5 ولت درایو کنم؟ج: بله، اما برای هر کانال به مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه نیاز دارید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (Vcc - Vf) / If محاسبه کنید، که در آن Vf ولتاژ مستقیم رنگ خاص در جریان مورد نظر شماست. توجه داشته باشید که Vf برای قرمز کمتر از آبی/سبز است.

س: چرا بازه شدت نور برای سبز بسیار وسیع‌تر از قرمز یا آبی است؟ج: این بازتاب دهنده بازده معمول بالاتر فناوری چیپ سبز مبتنی بر InGaN مورد استفاده در این محصول و ساختار باینینگ پیاده‌سازی شده برای دسته‌بندی قطعات در این گستره عملکرد وسیع است.

س: معنای "طول موج غالب" در مقابل "طول موج اوج" چیست؟ج: طول موج اوج (λP) طول موج واحدی است که در آن طیف تابش حداکثر توان را دارد. طول موج غالب (λd) از مختصات رنگ در نمودار رنگی CIE مشتق شده و نمایانگر رنگ درک شده نور است؛ این طول موج واحدی است که احساس رنگ LED را با چشم انسان مطابقت می‌دهد.

س: آیا این LED برای استفاده در فضای باز مناسب است؟ج: محدوده دمای عملیاتی آن 20- تا 80+ درجه سانتی‌گراد است. در حالی که می‌تواند در برخی شرایط فضای باز عمل کند، دیتاشیت ریتینگ‌های حفاظت در برابر نفوذ (IP) در برابر رطوبت و گرد و غبار را مشخص نکرده است. برای محیط‌های خشن فضای باز، باید محصولی با آب‌بندی محیطی مناسب انتخاب شود.

11. مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی یک نشانگر وضعیت برای روتر شبکه.یک طراح نیاز دارد که یک LED واحد فعالیت شبکه (چشمک زن سبز)، نوع اتصال (آبی ثابت برای 5GHz، فیروزه‌ای ثابت برای 2.4GHz) و حالت خطا (قرمز ثابت) را نشان دهد. LTST-C19HE1WT-5A به دلیل اندازه کوچک و عملکرد سه در یک انتخاب می‌شود. طراح از یک میکروکنترلر با خروجی‌های قابلیت PWM برای درایو هر کانال از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان کوچک استفاده می‌کند. فریم‌ور برای کنترل LEDها برنامه‌ریزی شده است: چشمک زدن سریع سبز برای فعالیت، ترکیب آبی و سبز (با نسبت‌های PWM خاص برای دستیابی به فیروزه‌ای) برای باند 2.4GHz و قرمز ثابت برای خطاها. زاویه دید وسیع اطمینان می‌دهد که نشانگر از زوایای مختلف قابل مشاهده است. پروفایل فوق‌نازک اجازه می‌دهد تا در پشت یک پنل نازک فاسیا جای گیرد.

12. معرفی اصل عملکرد

دیودهای ساطع‌کننده نور (LEDها) دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که وقتی جریان الکتریکی از آن‌ها می‌گذرد نور ساطع می‌کنند. این پدیده، که الکترولومینسانس نامیده می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌ها با حفره‌های الکترونی درون دستگاه بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. رنگ نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. LTST-C19HE1WT-5A از دو سیستم ماده اولیه استفاده می‌کند: ایندیوم گالیم نیترید (InGaN) برای چیپ‌های آبی و سبز و آلومینیوم ایندیوم گالیم فسفید (AlInGaP) برای چیپ قرمز. با کنترل مستقل جریان این سه چیپ رنگ اصلی، طیف وسیعی از رنگ‌های ثانویه، از جمله سفید (وقتی هر سه به طور مناسب متعادل شوند)، از طریق ترکیب رنگ افزایشی تولید می‌شود.

13. روندهای توسعه

روند کلی در فناوری LEDهای SMD به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، اندازه پکیج کوچک‌تر و بهبود رندر رنگ و یکنواختی ادامه دارد. همچنین تلاش برای قابلیت اطمینان بالاتر و طول عمر عملیاتی طولانی‌تر وجود دارد. برای LEDهای چندرنگ مانند LTST-C19HE1WT-5A، روندها شامل تلرانس‌های باینینگ سخت‌تر برای ترکیب رنگ قابل پیش‌بینی‌تر، درایورهای IC یکپارچه درون پکیج (ساخت "LEDهای هوشمند") و حتی پروفایل‌های نازک‌تر برای نمایشگرهای انعطاف‌پذیر و تاشوی نسل بعدی است. مواد نیمه‌هادی زیربنایی نیز در حال اصلاح هستند تا بازده بهبود یابد، به ویژه برای LEDهای سبز که به طور سنتی در عملکرد از قرمز و آبی عقب‌تر بوده‌اند.